嵌入式Internet中轻量级TCP/IP协议栈的研究与实现

嵌入式Internet是Internet发展过程中一个新的里程碑。受嵌入式系统存储资源和计算资源的限制，嵌入式Internet主要有两种系统结构：基于网关的嵌入式Internet系统结构和直连嵌入式Internet系统结构。比较而言，直连嵌入式Internet系统结构是一种新的系统结构，在系统成本、开放性、移动性方面具有较大优势，因而更有应用前景。 实现直连嵌入式Internet系统结构的关键是：结合系统资源有限的嵌入式系统软硬件环境以及嵌入式Internet应用，对标准的TCP／IP协议栈进行简化，以实现一种适合于直连嵌入式Internet系统结构的轻量级TCP／IP协议栈。目前对轻量级TCP／IP协议栈的研究存在不足之处：要么没有实现协议栈与应用的分离，造成重复劳动；要么协议栈缺乏可配置性、可移植性、易于使用等特点。 本文首先研究了如何对标准TCP／IP协议栈进行简化，以实现轻量级TCP／IP协议栈的方法。然后设计并实现了一种新的轻量级TCP／IP协议栈—emIP(embedded IP)协议栈。emIP协议栈采用基于事件驱动的程序设计模型，把应用程序(协议)作为回调函数，在诸如新数据包到达等事件发生时被emIP协议栈调用，很好地解决了协议栈与应用分离的问题。在可配置性方面，emIP协议栈的可配置性不仅体现在各协议实现的模块化上，也体现在各协议的具体实现上，从而最大限度地降低系统资源的占有量。在可移植性方面，emIP协议栈抽取了常见嵌入式开发平台具有的相关性，放在一个C头文件里方便开发人员在移植时进行修改。在易于使用方面，emIP协议栈用函数库的形式提供了简单易用的基本网络通讯接口。 论文的最后使用emIP协议栈提供的接口函数实现了一个简单的嵌入式web server测试用例，并在实验室自主开发的8位单片机硬件平台—EWEB上进行了测试。测试结果表明：emIP协议栈具有可配置性、占用系统资源少、可移植性、接口简单易用等特点。