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      基于OMAP平臺的TCP/IP開發(fā)及實現(xiàn)

      作者: 時間:2014-05-20 來源:網絡 收藏

      隨著人們對智能化產品需求的增加,未來的嵌入式產品,包括各種家電、通信、PDA、儀器儀表等設備正逐漸走向網絡化,以共享互聯(lián)網中龐大的信息資源,因此使嵌入式設備的網絡化開發(fā)有廣闊市場前景,由于嵌入式硬件資源有限,而傳統(tǒng)的等網絡通信協(xié)議對計算機存儲器、運算速度的要求較高,所以不能直接應用,為此,必須開發(fā)一套適合嵌入式系統(tǒng)的、高度優(yōu)化的、最為精簡的協(xié)議棧。

      本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/247106.htm

      開放式多媒體應用平臺(Open Multimedia Application Platform)是美國德州儀器公司推出的高度集成的軟硬件平臺。具有獨特的雙芯結構,結合了DSP與RISC內核,可為無線多媒體設備提供獨一無二的性能和功耗優(yōu)勢,可連接十分豐富的外圍設備,包括USB、攝像頭、聲音設備、視頻設備、網絡設備等,OMAP擁有開放式體系結構,其應用環(huán)境完全可編程。

      軟件協(xié)議的設計與實現(xiàn)在很大深度上決定了通信終端的質量,基于OMAP的3G移動終端軟件協(xié)議結構由信令協(xié)議棧和應用業(yè)務協(xié)議棧組成,如圖1所示,協(xié)議棧位于應用業(yè)務協(xié)議棧的底層,為上層的H.323協(xié)議棧提供基礎與服務,其性能質量將直接決定整個通信終端軟件系統(tǒng)的運行質量。因此,針對嵌入式系統(tǒng)聯(lián)網的發(fā)展方向,為OMAP系統(tǒng)其設計一套高效、簡潔的TCP/IP協(xié)議,對其應用具有十分重要的意義。

       

       

      1 開發(fā)方案

      PC上有功能強大的VC平臺和網絡分析工具(如Sniffer)便于調試,其設計不針對任何一個嵌入式芯片,具有較好的通用性和可移植性,在PC機上實現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議,除了以太網層要結合OMAP平臺的網卡硬件重寫外,基本上可以直接移植到OMAP平臺上,不需要再做大的改動,作為一個通信程序,必須需要兩端程序同時調試,在PC機上編好的程序能度OMAP平臺上程序的調試提供可靠的幫助,因此,協(xié)議開發(fā)采用先模擬再移植、先整體再部分的設計思路,而協(xié)議各層實現(xiàn)的順序為自下而上。具體步驟是:

      (1)在PC機上的Windows操作系統(tǒng)及VC6.0開發(fā)平臺上,實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)TCP/IP協(xié)議族的模擬器,該模擬器應該能實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的基本功能,包括以太網驅動程序、ARP、IP、UDP、TCP等,并且實現(xiàn)的ARP、IP、UDP、TCP層的程序應該通用于各嵌入式系統(tǒng)并可移植。

      (2)將該模擬器移植到OMAP開發(fā)平臺,用其以太網卡的驅動程序替換原模擬器的鏈路層程序,在TI提供的CCS平臺上最終實現(xiàn)基于OMAP的TCP/IP協(xié)議。

      2 開發(fā)平臺

      OMAP的多媒體開發(fā)平臺Innovator主要由4個模塊組成:PM(處理器模塊)、IM(接口模塊)、M(擴展模塊)、BOB(主連接板)。OMAP處理器在PM上,以太網卡在BOB上,可以通過Innovator上的OMAP1510芯片的ARM微處理器對單片以太網控制器LAN91C96的工作進行控制,實現(xiàn)以太網幀的收發(fā),并通過CCS對程序調試,圖2為OMAP平臺調試環(huán)境。

       

       

      3 在PC上實現(xiàn)協(xié)議的基本模塊

      3.1 主要模塊介紹

      (1)主流程:首先對TCP/IP協(xié)議族的各層初始化,成功則進入主循環(huán),主循環(huán)采用"中斷+循環(huán))"結構,簡單且分層清晰,中斷作為應用層發(fā)出命令,調用下層的入口。對于接收到的以太網幀,則由下到上分別進入各層進行處理。協(xié)議實現(xiàn)主流程如圖3所示。

       

       

      (2)PC上的以太網層:在內存中開辟接收和發(fā)送兩個相同的循環(huán)緩沖區(qū),用于存放接收和發(fā)送的以太網幀。 Winpcap軟件是基于Windows平臺的一個網絡包工具,它提供一個系統(tǒng)內核級的動態(tài)鏈接庫Packet.dll作為標準的API,具有獨立于操作系統(tǒng)的編程接口。利用其提供的API可直接聯(lián)系網卡驅動與已定義的循環(huán)緩沖區(qū),將緩沖區(qū)中的數據發(fā)出,并將網卡接收的數據存入緩沖區(qū)。

      (3)ARP層,在內存中開辟一塊循環(huán)存儲區(qū)域用于存放已知的IP-MAC對應表,該表可以由上層添加,在接收到ARP應答時會自動添加,也可以上層清空。處理ARP層函數的過程中:根據以太網首部協(xié)議字段過濾出ARP包,針對ARP請求與ARP應答進行不同的處理,應答對方的請求,記錄對方的應答。

      (4)IP層:根據以太網首部的幀類型標注判斷接收到的是不是IP包來處理IP層函數,如果是:則調用IP包的接收函數,對給收到的IP包用各種條件進行過濾,對于滿足條件的包獲取其長度與指針信息供上層使用。本層另一個主要函數是IP包發(fā)送函數,由上層調用進行IP封裝。

      IP的檢驗和僅包括IP首部,長度一般為20字節(jié)(如果沒有選項)。在接收端,丟棄檢驗和不為OxFFFF的包,在發(fā)送端,將計算所得值的反碼填入檢驗和字節(jié),由于主機和網絡對數據中高低字節(jié)默認的順序不同,在讀寫包中的16、32數據時,應該先進行高低字節(jié)的交換。

      (5)UDP 層,處理UDP層函數應根據IP首部的協(xié)議字段判斷是否UDP包。如果是:則調用UDP包接收函數,用各種條件對其進行過濾,提出UDP數據及各種有用信息,根據端口號提交給應用進程處理,本層的另一個主要函數是UDP發(fā)送函數,實現(xiàn)封裝UDP包(包括載入UDP數據,計算并填入UDP首部信息),最后調用IP發(fā)送函數,較由IP層處理。

      (6)TCP層:與UDP不同,TCP主機要進行數據通信之前,必須與對方建立連。與幾個主機通信,就要建立幾個連接。然而,若要知道接收到的TCP包屬于哪個連接且使得幾個不同的連接之間獨立工作、互不干擾,則需要定義TCP的控制模塊,這里用一個結構體數組實現(xiàn),存放所有關于連接的信息。

       

       

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      關鍵詞: OMAP TCP/IP

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