基于ARM微处理器的嵌入式TCPIP协议的实现与应用图文.docx
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基于ARM微处理器的嵌入式TCPIP协议的实现与应用图文
仪器仪表用户
5结论
本文采用半导体激光器作光源,改进型二维PSD传感器做位置敏感探测器.多功能数据卡实现数据采集,研制开发了一台直线度自动测量系统,不仅发挥了激光准直测量非接触、精度高、响应速度快的特点以及计算机数据采集、数据处理显示的特点,而且在软件设计时结合了直线度误差的两类测量方法和两种误差评定方法.实现了与多种直线度误差测量仪器的配合使用。
@
参考文献
伊研究报告伊
【2】万德安.激光基准高精度测量技术【MI.北京:
与器件学报,2000,6(3):
301—304.
【4】HAMAMATSU
OF
国防工业出版社.1999.
【3】唐九耀.黄梅珍,陈钰清.二维PSD的结构和性能分析.功能材料
PHOTONICSK.K,INSTRUCTIONMANUALPROCESSING
CIRCUIT
Type
SIGNALN0.C4674FOR
IMPROVEDTETRA.LATERAL2-D玎讧ENSl0NALPSD.200n
作者简介:
袁江(1968一).男,副教授,1997年毕业于哈尔滨理工大学测试
【1】章恩耀,张玉坤,李岩等.双LD调制宽光束准直法.光学学报,
1999,(2):
71.73.
计量技术及仪器专业。
获工学硕士擘位,现在南通大学机械工程学院从事测控技术及仪器专业的教擘与科研工作。
作者声明:
自愿将本文稿酬捐为“仪器仪表用户杂志爱心助学基金”
文章编号:
1671・1041(2006)05-0019-02
基于ARM微处理器的嵌入式TCP/IP协议的实现与应用
侯晓勇,孙建平,倪玮强,张晓东
(华北电力大学控制科学与工程学院,河北保定071003)
摘要:
本文介绍了嵌入式系统的基本概念.讨论了嵌入式系统实现网络化的
一种新思路~通过简化通讯协议来实现嵌入式系统与网络的互联,以ARM
关键词:
嵌入式系统.操作系统.TCP/IP协议栈,工业以太网
中图分类号:
TP316文献标识码:
A
2.1基于Intemet/Intranet的嵌入式系统接入网络
从原则上讲只要实现TCP/IP协议就可以。
为了使协议栈和操作系统结构层次明了,在TCP/IP协议栈和操作系统之间增加了一个操作系统封装层,其作用是为操作系统服务提供一个统’一的接口,在协议栈进程中同步使用_cc/OS一Ⅱ的semaphone(信号量)实现,消息传递是采用mbox(邮箱)实现的。
嵌入式TCP/IP的总体数据流图如图1所示。
应用程序直接使用TCP,IP协议栈提供的
微处理器为平台实现了一套完整的嵌入式TCP/IP协议栈,最后介绍了该协议栈在工业以太网控制过程中的应用方法及原理性系统图。
RealizationandapplicationofembeddedTCP/IPprotocolbased
on
数据通讯功能。
接收过程是~个不断封装的过程,总是由下层模块
中的接收函数调用上层模块中的接收函数:
而发送过程则是…个不
ARMmICrOprOCesSOr
断封装的过程,总是由上层模块中的发送函数调用下层模块中的发
送函数。
HOU
Xiao-yong,SUNJian・ping,
2.2主要协议的实现
2。
2.1
NIWei-qiang.ZHANGXiao-dong
(SchoolofControlScienceandEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity.Baoding071003
China)
Abstract:
Thispaperintroducessystem.further
access
网络接口层实现
网络接口层只适用于以太网接入方式,该层是TCP/IP协议栈与下层物理设备的驱动程序之间的接口。
发送普通数据时,本层的网络接1:
3层发送函数ethernetif_output(),负责接收上层协议产生的数据。
ethernetifoutput以待发IP数据包的目的IP地址为索引查找ARP地址映射表,如果查到对应的目的物理地址,则以此封装成以太网帧,再调用下层的low—level_output0函数实现发送;如果没有相应的目的物理地址,则调用ARP协议实现中的arp—query()函数发送ARP请求。
basic
conception
of
of
theembedded
systemnetwork
a
discussesanewmethodtheembedded
access
network————realizes
the
embedded
system
throughsimplifying
intactembeddedsor,finally
apply
communicationprotocol
stack
to
agreement,realizes
basedthe
on
setof
TCP/IP
this
ARMmicroproces
in
protocolchart
of
stack
applicationpresented.
industry’S
Ethemet.Theblockthe
systemis
Keywords:
embeddedstack.industrial
Ethernet
system,Operatingsystem。
TCP/IPprotocol
本文以ARM920T微处理器(S3C24lo)为基础硬件平台,操
作系统采用∥lOS-II.并以此为系统开发的软件平台,嵌入实现
网络通讯功能所需要的TCP,IP协议栈。
在网络连接方式上采用
Internet串行接口数据链路协议——PPP协议实现,此模块在工业
以太网的控制过程中有J。
泛的应用。
圉1嵌入式TCPIIP的总体数据流图
1
嵌入式系统简介
硬件部分采用基于ARM920rI’的高性价比16/32位IuSC微控
2.2.2
PPP协议的实现
PPP协议设计用于在两个对等实体之间传输数据的通信链路,这些链路提供了全双工操作,具有基于广域网的网络层数据封装和
制器¥3C2410作为系统的核心;软件部分采用源代码公开的实时嵌入式操作系统“C/OS・Ⅱ,它是专为微控制器系统和软件开发而设计的多任务操作系统内核【l】。
向上层提供物理透明性功能。
PPP协议包括了以下三个部分:
(1)在串行链路上封装数据包的方法,PPP采用高级数据链路控制(HDLC)作为在点到点的链路上封装数据包的基本方法。
(2)可扩展的LCP部件,用来建立和配置数据连接,监视链路连接质量,它允许双方通过协商,以确定不同的选项。
(3)针对不同网络层协议的网络控制协议(NCP),PPP被设计
2嵌入式TCP/IP协议的实现
收稿日期:
2006・04—21
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万方数据
EICVOI.132006NO.519
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仪器仪表用户
成可同时使用多个网络层协议【2】。
2.2.3IP协议的实现
IP协议是TCP,IP的基础,为不同网络的主机之间发送数据包的操作序列提供无连接服务,通过在数据包前添加IP协议头,使每个数据包具有寻址能力,从而实现对无连接的m数据包的寻径,传送。
发送数据时.本层的发送函数ip—output0负责接收上层协议产生的数据,由上层的UDP发送函数udp—send()、TCP发送函
数tcp—output()以及同层的ICⅧ协议中的送来的数据交给i
围2基于WEB技术的工业以太网
P—output()函数。
在ip—output函数中,调用ip—route()函数为数进仪表、变送器等工业控制现场终端,使各种现场终端具有32位
据包寻径,如果没有找到相应的路径,则丢弃该数据包。
的运算能力。
接收数据时,函数ip—iuput0被下层的网络接口层函数或者(2)把实时嵌入式操作系统lc,OS一Ⅱ用在现场终端,取代以PPP协议层的处理函数调用以接收P数据包。
在ip—input()处理前自己编写的控制流程,可以实现更快速的中断响应,更准确的实
函数中。
首先检查数据包的目的IP地址,如果不是自己的IP地时控制。
把精力放在完全的应用程序上,让操作系统完成下面的任址,则丢弃该数据包:
如果是自己的m地址,则再检查该数据包务调度和切换,并且能够适度把握实时嵌入式系统开发中的重点和的类型,如果是UDP报文,则调用上层的UDP接收函数ud难点.
p—input();如果是TCP报文,则调用上层的TCP接收函数tc(3)通过以太网来实现具体的远程控制,在硬件上采用标准的
p—input();如果是ICMP报文,则调用ICMP协议实现中的接收函以太网接口芯片,软件上利用实时操作系统正lOS—II上开发的
数icmp—input(),处理完毕以后重新由ip—output()函数输出。
TCP/IP协议栈来实现操作站与现场终端通信功能,在此基础上,2.2.4TCP协议的实现
运行嵌入式网页服务器,最终在现场终端上实现网页服务器TCP在互联网协议族的所有协议中是最复杂的。
它为两个任意(WEBSever)。
通过操作站的网络浏览器(IE6.O),用以太网实现处理速率的、使用不可靠IP连接机制的机器之间的通信提供了可与现场终端的通信,对存储在现场终端上的网页进行访问和操作。
靠的、具有流量控制的、端到端的数据流服务。
像大多数可靠的传通过这些网页的访问来实现对现场终端的操作,如在线配置、数据输协议一样,TCP使用。
重传超时机制”(timeoutwith
下载、维护和报警。
特别是通过以太网可以实现远程维护、操作和retransmission)以实现其可靠性。
然而,与大多数传输协议不同,
远程报警。
不用到现场,也不用特殊的上位机软件就可以做到在办TCP在构造时必须非常仔细,以保证其在数据包被延迟、复制、丢公室和家里对现场访问和了解,并进行一定的授权设置和身份验证失、不按顺序发送或在发送损坏、截断的数据时仍然能够正确工【5】。
作。
更进一步说,TCP允许正在通信中的机器在任何时刻都能够重新启动或重新连接,而不会引起混乱,它能够分清哪个连接正在4结论
使用,哪个连接是新的【3】。
嵌入式TCP,Ⅲ协议栈是本文的主要任务,也是整个模块实现通讯的软件核心部分.本文实现了TCP/IP协议栈的移植工作,将
3嵌入式T℃PIIP协议的应用
该TCP,IP协议栈应用到基于WEB技术的工业以太网控制过程本文根据嵌入式TCP,IP协议中提供的以太网连接方式。
针对
中.该系统在具体应用中稳定可靠,便于在其平台上进行软件开
工业控制系统的要求.结合商用网络成熟的设计方法。
设计了一个发,方便了数据的远程采集与控制,同时该系统具有很大的扩展空结构化的交换式丁二业以太网,其系统结构示意图如图2所示。
该分间,满足了设计要求。
Q
布式控制系统以交换机为中心,采用星型结构。
整个系统完全基于参考文献
Ethernet—TCP/IP的一体化设计。
’
【I】Jean
J
Labrosse.嵌入式实时操作系统.肛C/OS-Ⅱ【M】.第2
工作站完成对整个控制过程的监控,参数设定等功能.智能终版.北京:
北京航空航天大学出版社,2003.
端就是带有嵌入式操作系统和嵌入式TCP/IP协议的智能仪表、变【2】肖融.TCP/IP协议中ARP模块的研究及分析.江西师范大学学送器等现场设备,智能终端可以通过嵌入式控制器自带的以太网卡报(自然科学版)。
2003.27(2):
145~147.
接入网络交换机。
本文中用自行设计的嵌入式控制器用于现场控【3】姚光开,于永棠,柴乔林.微型TCPflP协议栈的设计与实现.计制,并通过控制器上网卡接入网络交换机。
算机应用,2003,23(9):
82~84.
基于Ethernet—TCP/IP的工业以太网,管理层和控制层使用相f4】张娟,王海,黄述真等译.用TCP/IP进行网际互联(第三版).
同的通信协议。
本质上,管理单元与现场控制单元及监控单元可自电子工业出版社,2001.
由通讯,使上下层之间实现“无缝”集成:
如果必要,管理层的决【5】王建荣,庞彦斌.基于Internet的嵌入式测控节点的研究.北京化
策单元可以直接获得现场控制单元的数据,有利于提供综合自动化
工大学学报,2003,30(6):
65~68.
决策选择;与此同时,管理层与控制层之间建立必要的访问机制_
【4】。
作者简介:
侯晓勇(1978一),男,华北电力大学控制科学与工程学院硕士研究具体设计步骤:
生,当前研究方向:
嵌入式系统在数据采集方面的应用研究。
(1)硬件设计上主要把本文中所开发的嵌入式ARM模块嵌入
作者声明:
自愿将本文稿酬捐为“仪器仪表用户杂志爱。
助学基金”
20
万
方数据EICV01.132006No.5
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Ewww.eic.com.cn
基于ARM微处理器的嵌入式TCP/IP协议的实现与应用
作者:
作者单位:
刊名:
英文刊名:
年,卷(期:
侯晓勇,孙建平,倪玮强,张晓东,HOUXiao-yong,SUNJian-ping,NIWei-qiang,ZHANGXiao-dong
华北电力大学,控制科学与工程学院,河北,保定,071003仪器仪表用户
INSTRUMENTATIONCUSTOMER2006,13(5
参考文献(5条
1.王建荣;庞彦斌基于Internct的嵌入式测控节点的研究[期刊论文]-北京化工大学学报(自然科学版)2003(062.DouglasEComer;林瑶;蒋慧;杜尉轩用TCP/IP进行网际互联2001
3.姚光开;于永棠;柴乔林微型TCP/IP协议栈的设计与实现[期刊论文]-计算机应用2003(094.肖融TCP/IP协议中ARP模块的研究及分析[期刊论文]-江西师范大学学报(自然科学版2003(025.LABROSSEJJ;邵贝贝;龚辉;蒋俊峰嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ2003
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