基于ucos－ii的网络通信设计与实现

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1、基于uCOS—II的网络通信设计与实现刘晓重庆通信学院刘勇大连理工大学【摘要】木题目采用以S3C44B0X作为主处理器的EDUKIT—III硬件平台，系统的软件平台采用嵌入式uCOS—II操作系统。该操作系统己经被成功地移植到了ARM处理器上，并且在uCOS—II上移植了嵌入式TCP/IP协议栈LwIP,同时实现了开发平台上网卡cs8900a的驱动程序。【关键词】嵌入式系统uCOS-Hcs8900a协议栈【中图分类号】TP39【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2010）10—0018-0

2、2一uCOS—II实时操作系统uCOS—II是专门为嵌入式应用设计的实时操作系统内核，它具有以下几个优点：源代码公开，代码结构清晰，注释详尽，可移植性好，可方便裁减,最多可以开启60个任务。对uCOS—II的移植实际上是对与处理器有关的代码进行重写或修改。移植工作毡括以下几个内容：基木的配置和定义（OS_CPU.h）、移植OS_CPU_C.C标准C代码文件、移植OS_CPU_A.ASM汇编代码文件。二嵌入式协议栈LwIPLwIP是TCP/IP协议栈的一种实现。LwIP的主要目的是减少存储器利用量和代码

3、尺、？，使LwIP适合应用于小的、资源有限的处理器如嵌入式系统。为了减少处理器和存储器要求，LwIP可以通过不需任何数据拷贝的API进行裁减。完成LwIP在uCOS—II上的移植就是要调用uCOS—II的函数实现系统的初始化、任务的同步、时间管理和内存管理几个部分的功能。（1）uCOS—II系统相关头文件的修改是为了与CPU相关的定义相匹配，修改例如字节的长度、字的高低位顺序的定义等；（2）利用uCOS—II操作系统的函数完成LwIP中信号量、消息队列、定时器和线程创建等功能的封装。三网络设备的驱动实

4、现本设计中使用的网卡芯片是在ARM嵌入式开发与应用实验平台EDUKIT-III上集成的网卡芯片cs8900a。在LwIP中有多个网络接口，每个网络接U对应了一个网络结构structnetif。这个结构定义了网络接口的属性、收发函数等◊可以调用netif—>input()和netif—>output()进行以太网数据包的接收、发送操作。四Ping测试在本设计中PC机IP设置为“192.192.192.36”，网关设为“192.192.192.1”，将目标板的IP设置为“192.192.192

5、.200”，网关设置为“192.192.192.1”，二者在同一个子网中，并且目标板的MAC为“00—06—98一01—7e—8f”。将目标板与PC机用网线相连，使用PowerICEForARM(仿真器)将编译好的程序下载到0标板的RAM中，运行源程序，在0标板上初始化uCOS-II、协议栈、网卡驱动。此时由于PC机与0标板没冇进行过网络通信,所以在PC机本地的ARP缓存中没有0标板的IP地址一MAC地址映射关系。在PC机上打开命令行界面，执行命令“arp—a”可以看见，PC机的本地ARP缓存中没有0

6、标板的IP—MAC地址映射关系(192.192.192.200与00—06—98—01—7e—8f)。图1Ping之前PC机的ARP缓存此吋在PC机命令行界面中运行命令“ping192.192.192.200”之后，再键入命令“arp—a”观察此吋PC机的ARP缓存，可以发现0标板的IP地址一MAC地址映射关系(192.192.192.200与00—06—98—01—7e_8f)己经写入了PC机的ARP缓存。图2Ping之后PC机的ARP缓存Ping的过程中，由于PC机上ARP缓存中没有目标板的IP地

7、址一MAC地址映射关系，所以PC机首先在网络上广播ARP消息，在发送的ARP包中含有0标板的IP地址和PC机的IP地址、MAC地址，当0标板接收到这个ARP包时，它会和自己的IP地址比较，发现一致后会发送给PC机一个ARP冋复，这个ARP冋复包将B标板的IP地址作为源IP地址，将PC机的IP地址作为B的地址，同吋含有0标板的MAC地址。这样当PC机收到这个冋复后，会将0标板的IP地址、MAC地址取出加入到本地的IP—MAC地址映射表中，这样有了这个地址映射表，就可以在PC机和S标板之间进行正常的网络通

8、信。五结论在本设计中，对于协议栈中ICMP等其他网络通信协议并没冇进行相关的研究和设置，所以Ping结果是不通的，但是PC机上ARP缓存的成功建立说明PC机和0标板的基本网络通信己经成功，0标板接收、发送网络数据包的功能已经实现，底层的软硬件平台已经搭建，为通信功能的完善和进一步的网络应用奠定了基础。在本设计中，0标板对于ARP消息的接收和发送功能已经实现，可以在PC机上成功构建目标板的IP—MAC地址映射关系，实现了基本的网络通信功能，为下一步的网络通