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TCP/IP协议栈在ARM平台上的实现

作　者: 朱凤新
导　师: 姚竹亭
学　校: 中北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 嵌入式系统 嵌入式Internet技术 TCP/IP协议栈 ARM LPC2210μC/OS-Ⅱ
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 438次
引　用: 6次
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内容摘要


随着嵌入式技术与网络技术的日益发展,嵌入式Internet技术成为嵌入式领域重要的研究方向。作为Internet的基本协议,TCP/IP协议栈以其实用性、高效性,己经成为事实上的网络协议标准,是实现嵌入式Internet技术的关键。本文根据在污水余氯检测系统要解决数据远距离传输问题的需要,提出在ARM硬件平台上实现TCP/IP协议栈。论文基于ARM嵌入式系统的整体框架,从系统的整体设计开始,逐步完成了系统的硬件平台设计、软件平台设计和对协议栈的具体实现,最后经过实验给出结论;重点研究了TCP/IP协议栈的具体实现。系统的硬件平台的设计主要是对ARM核芯片LPC2210组成最小系统的设计和对以太网接口电路的设计;在软件平台的设计中,针对处理器LPC2210移植嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,并对其进行配置成为系统需要的系统,搭建成系统的软件平台;对协议栈的具体实现包括对网络接口硬件驱动的具体实现、以太网接口程序模块的实现以及各个协议的具体实现,并给出协议栈实现的整体设计。最后的实验结果表明,在ARM硬件平台上,使用μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统可以实现TCP/IP协议栈,并能达到设计目标,具有现实意义。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题的提出和意义  9-10
  1.2 国内外的研究现状  10-12
  1.3 课题主要研究的内容  12-13
  1.4 论文内容的安排  13-14
2 系统的总体设计  14-18
  2.1 系统实现方式的确定  14-15
  2.2 微处理器的确定  15-16
  2.3 操作系统的确定  16
  2.4 编译器的确定  16-17
  2.5 系统总体方案的设计  17-18
3 硬件平台的设计  18-33
  3.1 LPC2210 简介  18-22
    3.1.1 LPC2210 的特性  18-19
    3.1.2 LPC2210 的存储器组织  19-21
    3.1.3 中断控制器  21
    3.1.4 管脚连接模块  21-22
  3.2 最小系统的组建  22-25
    3.2.1 电源电路的设计  22-24
    3.2.2 复位电路的设计  24-25
    3.2.3 系统时钟电路的设计  25
    3.2.4 JTAG接口电路  25
  3.3 系统扩展存储器电路的设计  25-28
    3.3.1 SST39VF160 简介  26
    3.3.2 SST39VF160 的读写时序和对接口电路的设计  26-28
  3.4 以太网接口电路模块的设计  28-33
    3.4.1 RTL8019AS简介  28-29
    3.4.2 RTL8019AS工作原理  29-30
    3.4.3 RTL8019AS的RAM空间结构  30
    3.4.4 以太网数据收发中所用主要寄存器工作原理  30-31
    3.4.5 接口电路的设计  31-33
4 软件平台的设计  33-48
  4.1 系统启动代码的设计  33-34
    4.1.1 ARM的启动  33-34
    4.1.2 LPC2210 的启动代码的设计  34
  4.2 嵌入式实时操作系统—μC/OS-Ⅱ的内核  34-40
    4.2.1 μC/OS-Ⅱ中的任务  35
    4.2.2 μC/OS-Ⅱ对任务的管理  35-37
    4.2.3 任务的同步与通信  37-39
    4.2.4 μC/OS-Ⅱ的中断和时钟  39-40
  4.3 μC/OS-Ⅱ在LPC2210 上的移植  40-45
    4.3.1 系统移植的条件  41
    4.3.2 系统的具体移植  41-45
  4.4 系统软件平台的确立  45-48
    4.4.1 增加必须的系统函数  46-47
    4.4.2 配置必要文件  47-48
5 TCP/IP协议栈的具体实现及验证  48-76
  5.1 TCP/IP简介  48-51
    5.1.1 TCP/IP体系结构  48-49
    5.1.2 嵌入式TCP/IP协议栈以及实现的特点  49-51
  5.2 协议栈的整体设计  51-53
    5.2.1 网络数据的一般流程  51
    5.2.2 通信任务的跨层模式和对缓冲区的设计  51-52
    5.2.3 对协议栈的裁减  52-53
  5.3 数据链路层的实现  53-59
    5.3.1 以太网帧和RTL8019AS的数据帧  53-54
    5.3.2 驱动程序的实现  54-57
    5.3.3 以太网接口的实现  57-59
  5.4 地址解析协议ARP的实现  59-61
    5.4.1 对ARP协议的设计  59-60
    5.4.2 协议处理软件的设计  60-61
  5.5 IP协议的实现  61-65
    5.5.1 IP协议提供的路由服务  61-62
    5.5.2 对IP协议的设计  62
    5.5.3 IP协议处理软件的设计  62-65
  5.6 ICMP协议的实现  65-67
    5.6.1 PING工具的使用  66
    5.6.2 对ICMP协议的设计  66
    5.6.3 ICMP协议处理软件的设计  66-67
  5.7 UDP协议的实现  67-71
    5.7.1 UDP数据报  68
    5.7.2 端口和套接字  68-69
    5.7.3 对UDP协议的设计  69
    5.7.4 UDP协议处理程序的设计  69-71
  5.8 Socket API接口的实现  71-73
    5.8.1 Socket函数的编写  72
    5.8.2 数据发送函数的编写  72
    5.8.3 数据接收函数的编写  72-73
  5.9 在污水余氯检测系统中的实验验证  73-76
    5.9.1 实验验证的内容  73
    5.9.2 实验的基本配置  73-74
    5.9.3 实验过程和结果  74-75
    5.9.4 实验结论  75-76
结论和展望  76-78
参考文献  78-81
攻读硕士期间发表的论文  81-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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