基于vxworks系统的嵌入式tcp-ip协议栈的研究与实现

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1、基于VxWorks系统的嵌入式TCP/IP协议栈的研宄与实现摘要：由于计算机科学技术的不断发展，嵌入式系统已经被广泛应用于军事、航空航天、工业、通信以及人们的日常生活等各个领域。近几年来嵌入式系统的Internet网络化己经成为嵌入式应用领域研究的研究热点。而要实现嵌入式系统的Internet网络化首先就必须在嵌入式系统中实现TCP/IP协议栈。本研宄以德国控创科技公司的嵌入式平台AM4140为硬件平台，以美国风河公司的VxWorks操作系统为软件平台，以WindRiverWorkbench3.3作为集成开发环境，通过深入研究嵌入式TCP/IP协议原理

2、以及设计思想，自行设计并实现Y—个轻型高效的并且符合应用需求的嵌入式TCP/IP协议栈。本文从介绍嵌入式系统出发，在学习了嵌入式系统的组成原理及特点，深入研究了实时操作系统VxWorks6.9及其开发环境WindRiverWorkbench3.3特点的基础上，仔细研宄Y风河公司的VxWorks操作系统的组成原理。然后，深入研宄了相关TCP/IP协议，学习其设计原理和实现方案，讲述了TCP/IP协议的设计思想及实现方法，针对嵌入式TCP/IP协议的特点和功能需求，设计并实现了一个轻型的同时满足项目需求的嵌入式TCP/IP协议栈。在设计与实现嵌入式TCP/

3、IP协议栈当中，不仅详细划分了需要实现的具体协议的功能模块，对各个功能模块的作用作了详细说明，而且自行设计了嵌入式TCP/IP协议栈内存池，并且将TCP/IP协议栈链接到VxWorks操作系统，最后嵌入式TCP/IP协议栈在硬件平台进行了性能测试，测试结果说明所设计的TCP/IP协议栈能够满足项目需求，并且具有良好的稳定性与可靠性。关键词：嵌入式TCP/IP协议；实时操作系统；VxWorks；内存池管理第一章绪论21世纪以来，随着计算机科学技术的飞速发展以及人们生活需求的日益增加，微型电子设备匕经逐步渗入到了人们生活每一个方面，现如今几乎每人都在使用嵌

4、入式电子设备，嵌入式计算机系统的发展已经逐步进入普适计算机时代。比如人们日常生活使用的手机、车载GPS导航系统、娱乐PDA、数码随身听等消费类电子都应用了嵌入式系统。众所周知，系统精简、功能单一、专用型强、运行速度和效率高、没有标准输入和标准输出组成部分是嵌入式计算机系统的主要特点，所以通常嵌入式系统也不具备通用计算机的综合处理能力。1.1研究的背景及意义近几年来，因为日常生活的需求，越來越多的工程开发人员热衷于把嵌入式设备（比如电视、机顶盒等）接入Internet网络，因为Internet网络通信采用的是通用标准TCP/IP协议，所以要想让嵌入式设备

5、能够接入Internet网络实现网络通信，就必需设计与实现专用的嵌入式TCP/IP协议栈。国外一些专业的嵌入式操作系统提供商为了方便自己的嵌入式系统产品无缝接入Internet网络，默认都会提供TCP/IP网络组件。但是这些网络组件因为平台问题几乎很难在其它的嵌入式环境下直接使用，也就是说这些网络组件的移植性很差，所以在本课题研究当中，设计与实现适合本工程项目应用的嵌入式TCP/IP协议栈，对于完成工程项目具有非常重要的应用价值。本课题来源于中国科学院计算技术研究所无线通信研究中心的Superbasestation课题项目，即嵌入式TCP/IP协议栈在

6、Superbasestation通信系统中的应用，该系统采用32位的PowerPC作为嵌入式系统的微处理器，微处理器接收通信数据并按照嵌入式TCP/IP协议栈将数据发送到以太网中，以太网另一侧是处理通信数据的核心网，因为Superbasestation系统采用嵌入式VxWorks操作系统，所以必须对TCP/IP协议栈进行精简，定制一种符合工程项目要求的嵌入式TCP/IP协议栈。1.2国内外研究概况根据嵌入式系统特点可知，嵌入式系统就是专门针对某一特定应用而设计的计算机系统。为Y满足实际应用需要，在微处理器系统之外通过添加外围设备而实现某种特定功能，所以

7、在嵌入式系统有限的资源条件下无法实现标准TCP/IP协议栈。同时也没有必要完全实现标准的TCP/IP协议栈，只需要根据实际应用需求实现部分TCP/IP协议即可。为了简化协议层数方便编写代码实现功能，而在当前的嵌入式系统当中，嵌入式TCP/IP协议只有四层协议模型，分别是数据链路层、网络层、运输层以及应用层。其中每一层协议由多个具体协议的组合组成。因此嵌入式TCP/IP协议栈是对标准TCP/IP协议族进行删减整合而成的协议集合。1.2.1国外研究概况uC/IP协议梭是由BritishColumbiaInstituteofTechnology的GuyLan

8、caster编写的一套基于uC/OS操作系统的TCP/IP协议栈，该协议栈完全开源，提供的网络