三兄弟嵌入式教程_在TMS320VC5402上實(shí)現(xiàn)的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧

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摘要：實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)行在16位數(shù)字信號(hào)處理器tms320vc5402上的小型嵌入式tcp/ip協(xié)議棧。對(duì)tcp/ip協(xié)議中的ip協(xié)議、arp協(xié)議、udp協(xié)議進(jìn)行分析，完成基于tcp/ip協(xié)議的嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：dsp tms320vc5402 tcp/ip協(xié)議棧 嵌入式系統(tǒng)引言隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益普及，使得越來越多的嵌入式系統(tǒng)需要支持網(wǎng)絡(luò)功能。tcp/ip是目前一種被廣泛采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。tcp/ip是一套把因特網(wǎng)上的各種系統(tǒng)互連起來的協(xié)議組，已成為事實(shí)上最常用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一。本文對(duì)tcp/ip協(xié)議中的ip協(xié)議、arp協(xié)議和udp協(xié)議進(jìn)行了分析，利用dsp的專用匯編語言實(shí)現(xiàn)了自己的通信協(xié)議。由此可使dsp直接對(duì)ethernet發(fā)來的數(shù)據(jù)包解分析，并能按照tcp/ip協(xié)議正確打包和發(fā)送，最終實(shí)現(xiàn)dsp與pc機(jī)的數(shù)據(jù)通信，成功地完成了語音數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了dsp與pc機(jī)的語音數(shù)據(jù)傳輸。1 tcp/ip協(xié)議分析一般在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的tcp/ip協(xié)議都是面向數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)�，所以大部分�?shí)現(xiàn)都是ip協(xié)議、arp協(xié)議、udp協(xié)議或者是tcp協(xié)議。本文完成的是ip協(xié)議、arp協(xié)議和udp協(xié)議。一般認(rèn)為tcp/ip為四層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖1所示。dsp程序自下而上實(shí)現(xiàn)以下協(xié)議：①媒介訪問控制mac（media access control），向以太網(wǎng)收發(fā)數(shù)據(jù)。傳送的數(shù)據(jù)格式為ethernet數(shù)據(jù)幀格式。ethernet幀的長(zhǎng)度是可變的，但都大于64字節(jié)，小于1518字節(jié)。它包括頭部、數(shù)據(jù)和尾部三部分。8字節(jié)的前導(dǎo)用于幀同步，crc域用于幀校驗(yàn)。目的地址和源端地址是指網(wǎng)卡的物理地址（mac地址），具有唯一性。②地址解析協(xié)議arp（address resolution protocol），使得物理地址和ip地址可以對(duì)應(yīng)起來。在ethernet上，使用地址解析協(xié)議arp協(xié)議來實(shí)現(xiàn)ip地址到mac地址的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。arp request（arp請(qǐng)求）和arp response（arp響應(yīng)）類型都是0x0806。arp報(bào)文格式包括硬件類型、協(xié)議類型、硬件地址長(zhǎng)度、協(xié)議地址長(zhǎng)度、操作字段、源端物理地址、源端ip地址、目的物理地址和目的ip地址。③internet網(wǎng)核心協(xié)議ip（internet protocol），實(shí)現(xiàn)ip網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕�礎(chǔ)。ip協(xié)議提供了一種高效、不可靠和無連接的傳輸方式。ip報(bào)文是ip協(xié)議的基本處理單元，是由報(bào)頭和數(shù)據(jù)兩部分組成的。ip報(bào)頭包括20字節(jié)的固定部分和變長(zhǎng)的選項(xiàng)部分。20字節(jié)的固定部分包括ip協(xié)議的版本號(hào)、ip首部長(zhǎng)度、服務(wù)類型、報(bào)文總長(zhǎng)度、標(biāo)識(shí)符、片偏移、報(bào)文生存時(shí)間、首部校驗(yàn)和以及源端ip地址和目的端ip地址。

④用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議udp（user datagram protocol），提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸功能。它不對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，直接把從應(yīng)用層收到的數(shù)據(jù)加上udp首部發(fā)送出去。udp不會(huì)把應(yīng)用層多、次發(fā)送的數(shù)據(jù)合并成為一個(gè)包發(fā)送出去。這對(duì)于編寫簡(jiǎn)單的請(qǐng)求/響應(yīng)模式的應(yīng)用是很方便的，而且利用udp協(xié)議對(duì)傳輸速率也沒有太大的影響。udp協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)格式包括源端口口、目的端口號(hào)、數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度、udp校驗(yàn)和以及udp數(shù)據(jù)。⑤上層應(yīng)用協(xié)議，對(duì)語音數(shù)據(jù)打包傳輸，實(shí)現(xiàn)dsp與pc機(jī)的語音數(shù)據(jù)傳輸。2 硬件接口電路硬件接口電路如圖2所示。微處理器采用的是ti公司生產(chǎn)的tms320vc5402數(shù)字信號(hào)處理器。它采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，操作速率達(dá)到了100mips。以太網(wǎng)控制芯片采用rtl8019as，是臺(tái)灣realtek公司生產(chǎn)的一種高度集成的以太網(wǎng)控制器。它實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)媒介訪問層（mac）和物理層（phy）的全部功能。譯碼、電平變換及向功能由xc95144xl完成。它是xilinx公司生產(chǎn)的低功耗cpld器件。hr61001g是中山漢仁電子有限公司生產(chǎn)的10base-t接口器件，起低通濾波和隔離變壓等作用。3 軟件設(shè)計(jì)3．1 dsp上嵌入式tcp/ip協(xié)議的匯編程序設(shè)計(jì)由于dsp的資源有限，所以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議根據(jù)嵌入式應(yīng)用進(jìn)行了裁減。本設(shè)計(jì)中完成了arp、ip、udp等部分協(xié)議，既能夠保證dsp接入以太網(wǎng)，又使dsp資源能夠滿足嵌入式系