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基于嵌入式系统的TCP/IP协议栈的研究及Web应用

作　者: 刘迅
导　师: 夏涛
学　校: 华中科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 嵌入式Web服务器 TCP/IP协议栈公共网关接口
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 259次
引　用: 1次
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内容摘要

随着嵌入式系统的更广泛的应用以及网络的进一步普及,嵌入式系统接入网络已成为嵌入式系统应用的一个重要方向和必然结果。嵌入式Web服务器是嵌入式系统网络化应用的重要方面。在嵌入式系统上实现Web服务器,不仅克服了嵌入式系统用户界面死板的缺点,同时也为嵌入式系统的远程应用提供了一种方式。根据对TCP/IP协议栈的研究提出了一种基于8位单片机实现嵌入式Web服务器的实现方案,主要从TCP/IP协议栈的精简和利用CGI(Common Gateway Interface)技术来实现Web服务器两方面阐述了实现的具体方法。TCP/IP协议栈是一个庞大并且十分复杂的协议族,对于片上资源和处理速度都十分有限的8位微处理器来说,实现整个协议是不可能的,所以要对它进行精简。这个精简不仅是指对各层实现不同协议的精简,也包括实现各协议时具体内容的精简,当然这种精简是要在保证整个系统能够稳定运行的基础之上的。主要实现的协议包括ARP、IP、TCP和HTTP协议。在此基础上,按照HTML和CGI协议完成了Web服务器的实例。最后,在实现所设计的TCP/IP协议栈的基础上通过乒乓测试法设计出了具体的测试模型和算法,对数据链路层、使用TCP协议和使用UDP协议时分别进行了测试,并根据系统性能参数在不同的CPU时钟或缓冲区选择下随着帧长度递增时的变化趋势给出了系统性能分析,验证了精简后的协议栈较好的满足实际应用需求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 嵌入式WEB 服务器的特点  12-14
  1.4 本文主要研究工作  14-16
2 嵌入式系统的整体设计方案  16-24
  2.1 系统的硬件设计方案  16-21
    2.1.1 微处理器的选择及其特征  16-17
    2.1.2 以太网控制器的选择和特征  17-19
    2.1.3 芯片中各模块的功能介绍  19-21
  2.2 系统的软件设计方案  21-24
    2.2.1 协议栈数据包的传递  22-23
    2.2.2 系统软件执行流程  23-24
3 嵌入式TCP/IP 协议栈的研究与实现  24-49
  3.1 TCP/IP 协议的概述  24
  3.2 设计时的一些技术考虑  24-28
  3.3 TCP/IP 协议栈总体设计  28-29
  3.4 数据链路层的设计实现  29-33
    3.4.1 以太网模块的实现  29-31
    3.4.2 ARP(地址解析协议)协议的实现  31-33
  3.5 IP 协议实现模型  33-36
  3.6 ICMP 协议模型  36-37
  3.7 TCP 协议模型  37-43
    3.7.1 TCP 连接的建立和关闭  37-39
    3.7.2 TCP 状态机的简化  39-42
    3.7.3 其他简化TCP 协议的方法  42-43
  3.8 HTTP 协议模型  43-49
    3.8.1 HTTP 的特点  44-45
    3.8.2 HTTP 的实现  45-47
    3.8.3 HTTP 的函数实现  47-49
4 嵌入式 Web 服务器的实现  49-59
  4.1 设计嵌入式 Web 服务器面临的几个问题  49-50
  4.2 HTML 语言综述  50-52
  4.3 公共网管接口(CGI)技术分析  52-56
    4.3.1 CGI 综述  52-53
    4.3.2 CGI 的工作原理  53-56
  4.4 嵌入式 Web 服务器的应用实例  56-59
5 嵌入式 Web 服务器的性能测试  59-69
  5.1 测试方法  59
  5.2 测试环境  59-60
  5.3 测试结果  60-68
    5.3.1 数据链路层的性能测试  60-63
    5.3.2 使用UDP 协议时的性能测试  63-65
    5.3.3 使用TCP 协议时的性能测试  65-68
  5.4 本章小结  68-69
6 总结和展望  69-71
  6.1 总结  69
  6.2 后续工作  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-74

基于嵌入式系统的TCP/IP协议栈的研究及Web应用

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