MSP430上实现tcpip协议栈

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1、TCP/IP协议栈在MSP430单片机上的实现TCP/IP协议栈在MSP430单片机上的实现弓I言口随着信息技术的不断发展，以及人们对FI常生活舒适度、方便度要求的提高,信息家电、智能仪表等产品越來越频繁的出现在我们的生活当中；人们也越來越热衷于把家电、仪表等设备连接到Internet中，从而可以方便、及时的对它们进行远程察看、远程控制。把这些设备接入Internet,就需要考虑TCP/IP网络协议的实现。MSP430系列单片机是由TI公司开发的16位单片机，其突出特点是超低功耗，非常适合于各种功率

2、要求比较低的场合，该系列已经应用在智能仪表、医疗设备和保安系统等方面。本文给出了在MSP430F149硬件平台上移植TCP/IP协议的方案，实现了终端设备到Internet的接入。嵌入式TCP/IP协议栈ulPTCP/IP是一个协议族，它是一个四层网络协议模型，分别包含应用层、传输层、网络层、网络接口层。应用层定义清晰的会话过程，平常所用的协议如HTTP、FTP、SMTP、Telnet等都属于应用层。传输层提供端对端的通信，该层协议有传输控制协议（TCP）和用户数据协议（UDP）o网络层负责数据打包

3、和逻辑寻址，这一层的协议有IP、ICMP、ARP等协议。网络接口层负责在源和目的节点间的线路上进行无并错的传送数据，并且具有流量控制等功能。在嵌入式系统中，应用TCP/IP协议是主耍为了完成数据采集和数据传输,不需要实现网页浏览、文件传输等功能，同时，MSP430芯片也没有足够的空间资源实现所有的TCP/IP协议，所以在本文的方案屮，采用了UIPTCP/IP栈。它是瑞士计算机科学院的AdamDunkels等开发的一种免费公开源代码的小型TCP/IP协议栈，它专门为8位和16位MCU编写。ulP代码的

4、大小和RAM的需求比其它一般的TCP/IP栈要小得多。UIP实现了TCP/IP协议组的四个基本协议：ARP（地址解析协议），IP（网际协议），ICMP（因特网信息控制协议）和TCP（传输控制协议）。链路层协议例如PPP等可以由UIP下面的设备驱动实现；应用层协议例如HTTP、FTP、SMTP、Telnet等可以±ulPZ上的应用程序实现。ARP协议ARP协议把目标IP地址解析为相应的以太网MAC地址。当一个IP包要在以太网上发出时，先查询ARP表，找出包要发送去的MAC地址。如果在表里找不到对应的I

5、P地址，就会广播ARP请求包，以获取给出IP地址所对应的MAC地址。目的主机收到请求包后发出一个ARP冋应包，给出口己的MAC地址和IP地址。当ARP表中没有对应的地址条冃时，就会发送ARP请求包时，同时该请求包会覆盖掉发出请求的IP包，以节省储存器。ARP表每十秒更新一次。IP协议UIP的IP协议主要负责验证输入包的IP头的正确性，以及在ICMP和TCP之间复用数据包。IP层没有实现数据包的分段和重组，从而代码得到极大的简化。ICMP协议ICMP中echo和echoreply信息常常用在ping程

6、序里，以检查冃的主机能否连通。在ulP只实现echoo在处理收到的echo信息时，只需要把ICMP类型字段从“echo”类型改变到“echoreply”类型，调整ICMP校验和，并互掉IP数据包头里的目的地址和源地址，把包发冋到发送方。TCP为了减少储存器的使用，在UIP里，TCP不再实现发送和接收数据的窗口调整；不会缓存刚刚收到的TCP段，而是立即由应用程序处理，应用程序可以自己缓冲数据；在输出数据时，在每个连接只能有一个正在传输的TCP段。以上四个协议实现的过程中，极大的简化了代码和处理过程，节

7、省了存储空间和缓存空间。UIP协议栈的接口UIP协议通过一系列接口函数与底层系统和上层应用通信，它内部的协议集合对外部系统来说是透明的，从而增强了该协议的通用性和独立性，可以非常方便地移植到不同系统和应用平台。图1描述了UIP、底层系统和应用程序三者之间的调用关系。其中UIP提供了三个函数给底层系统:UIP_init(),UIP」叩ut(),UIP_periodic()。应用程序向UIP提供一个调用函i：UIP_APPCALL(),在网络事件或计时事件发生时进行调用；同时，UIP也要向血用程序提供一

8、些与协议栈的接口函数，应用程序根据接口函数提供的信息或者状态，执行和应的操作。UIP应用接口UIP使用基于事件的程序模式，应用程序由C语言函数实现。当收发数据、新连接建立或者数据需要重新传输时，UIP都会调用应用程序。同时，应用程序还耍周期查询是否有新的数据收发。因为应用程序只提供了一个回调函数，所以应用程序还要把不同的网络服务映射到不同的端口和连接。UIP在接受到底层传来的数据包后，如果需耍送上层应用程序处理，就调用UIP_APPCALL()0同时，UIP设置结构休