TCP/IP最先是在UNIX系統里實現的,后來的LINUX、DOS、WINDOWS也實現了TCP/IP,隨后TCP/IP協議也被移植到其它嵌入式的處理器上,例如8位的MCS51單片機、AVR單片機,16位的ARM、C166以及32位的MIPS、ARM等芯片上。 TCP/IP協議的最底層IP層,很多定義都是16位或32位的,例如源IP地址(32位)目的IP地址(32位),校驗值(16位),特別是較驗值,是以16位為單位進行計算的,這樣使得能夠處理16位、32位運算的CPU,比如80286、80386……,ARM、MIPS、DSP,就有很大的速度上的優(yōu)勢。而8位機MCS51處理則會慢很多。 由于指令的原因,以及資源上的原因,在UNIX上實現的TCP/IP協議的原代碼并不能夠直接移植到8位的單片機上。最早期的LINUX1.0版的內核是最小的實現TCP/IP的操作系統,它的程序的大小大概在1兆字節(jié)。而現在的紅旗LINUX,紅帽子LINUX,內核多達幾十兆,整個系統要幾張光盤來裝。早期的LINIX因為小,而被移植到掌上電腦,PDA等產品中。 單片機的程序空間是極為有限的,直接尋址的空間僅64K字節(jié),這跟電腦的存儲空間相比要差幾個數量級。除了程序空間小之外,可用的內存RAM也是非常小的,最多只能擴64K的RAM,而電腦的RAM至少在1兆以上。單片機的運算速度也極為有限,一般只有2MIPS,而電腦上的處理能力在100MIPS以上。 有些人提到有沒有必要在單片機上實現TCP/IP的問題。因為TCP/IP是一種標準,以太網也成為局域網的標準。在很多情況下運用以太網和TCP/IP,能夠簡化結構。比如目前較熱的智能小區(qū),因為布線的原因,不能為每個家庭布很多線,而以太網的8芯雙絞是一定有的。例如寬帶上網,是直接通過以太網的,如果你制造的設備,比如安全產品,遠程抄表產品,家居智能產品能夠走以太網的話,可以利用現成的以太網絡。但如果走其它網絡,比如RS485、CAN單線、LONWORKS等,那么需要另外布線。布線是復雜的,還涉及到消防安全等。從成本看,用以太網實現聯網要比CAN、LONWORKS等更為便宜,集線器、交換機現在都非常便宜,而且將來有三網合一的趨勢,電話、電視、計算機三網合一。將來的趨勢可能是高速的以太網的天下,電話信號、電視信號、聯網都在以太網上跑。盡管目前還未能實現,但是這種趨勢是不可避免的。 有網友提到就算要利用以太網,也沒有必要跑TCP/IP。那么為什么要跑TCP/IP呢? TCP/IP是一標準,這個標準使得數據傳輸不一定是要局域網,而可以在互聯網、跨地區(qū)跨國界。例如你在某一區(qū)域安裝了很多監(jiān)控產品,但數據中心可能不設在那個區(qū)域,而設在其他地區(qū)。TCP/IP有兩種協議TCP和UDP;TCP保證了數據傳輸的正確性,(如果你的數據只跑以及網層,那么你的數據完整性是要你的編程來保證的,校驗的計算。數據包的丟失需要你手工處理,而TCP把這些所有你要處理細節(jié)都幫你處理了。UDP可以面向廣播的、視頻的、音頻的等方面的應用。實現TCP/IP的協議的好處是可以統一平臺,比如智能小區(qū)的產品,如果大家都遵守TCP/IP的協議,那么大家的產品才能兼容,假設一個大型的智能社區(qū),這個社區(qū)可能由多家設備供應商進行建設,可能有某些廠商做平臺、做軟件,一些廠商做硬件。如果大家遵守TCP/IP協議,各自的遠程抄表產品,智能防盜產品就有可能兼容,對地產開發(fā)商來說,可以選擇多個供應商,有利于競爭,也避免某個廠家倒閉造成重大影響。 題外話說的多了,還是回到本章要談的內容吧。由于單片機與電腦的差別很大,兩者的實現有很大的不同。在電腦里編寫TCP/IP程序,你可以不考慮代碼大小、代碼速度,但在單片機上這些都是你要考慮的問題。 綜合來說,單片機實現與UNIX實現TCP/IP有如下區(qū)別: ?。?)、操作系統。不論是WINDOWS、UNIX、LINUX,它們都有一個多任務操作系統,這使得代碼編寫簡單化,而在單片機上,因為資源的原因而無法使用多任務操作系統,這使得代碼結構變?yōu)轫樞驁?zhí)行+硬件中斷的方式,而在電腦里卻可以并發(fā)地執(zhí)行。對程序執(zhí)行結構,單片機要考慮更多。 (2)、內存分配。WINDOWS或UNIX的內存分配是動態(tài)的,根據需要隨時分配,隨時撤消 。我們閱讀一些關于LINUX、UNIX的書,它們都是mbuf的存儲結構。mbuf是一個存儲鏈,這個鏈可以動態(tài)地增加和減小。比如在數據包很少的情況下,UNIX分配一個2K字節(jié)的緩沖區(qū)可能就夠用了,但如果數據包很多,就有可能要分配64K甚至更多的緩沖區(qū),可分配的內存要根據CPU的可用內存來調整。 但是在單片機卻不能夠這樣做。一個最大的以太網數據包有1500多個字節(jié),分配一包的緩沖區(qū)就要1.5K字節(jié),而一般實現TCP/IP的單片機只外接一塊32K字節(jié)的RAM。而這32K字節(jié)的RAM要被各個協議所用,而不僅僅是存放收到的數據包。一般的做法是分配一個256×6=1536個字節(jié)的RAM來存放收到的以太網數據包。收到一包就處理一包。而UNIX卻可以收很多包才處理。在單片機里,存放收到的以太網數據包的RAM是固定的,而不是動態(tài)分配的。所有UNIX關于內存管理、內存分配、mbuf的結構在單片機里并不適用。這些代碼對單片機是無用的。 (3)、指針。在電腦里,指針只有一種,就是指向某一地址的RAM,而在單片機里指針有幾種: 1、 指向外部RAM的指針 例uchar xdata *p 使用指令 movx @dptr 占二個字節(jié) 2、 指向程序ROM的指針 例uchar code *p 使用指令 movc 占二個字節(jié) 3、 指向內部的RAM的指針 例uchar data *p 使用指令 mov @ri 占一個字節(jié) 4、 指向外部RAM的分頁指針 例uchar pdata *p 使用指令 movx @ri 占一個字節(jié) 5、 一般指針,可以指向以上的任何一種 占三個字節(jié) 6. 還有其它用于分組切換的指針。 在電腦里,所有程序都必須先放在RAM里才能運行,所以它的指針只有一種情況,就是指向RAM。而單片機的結構和電腦的結構有很大差別,指針類型很多,對指針運算的速度也不一樣,由于第5種指針"一般指針"運算很慢,同時又需要占用很多程序空間,這使得指針運算不能從UNIX源代碼直接移植到單片機上,而UNIX實現TCP/IP的源代碼中,用的最多的就是指針,而在單片機里一般要求少用指針,或使用特定類型的指針。這使用UNIX的源代碼需要作很多的改動。 (4)、參數傳遞。在UNIX實現的TCP/IP源代碼中,一般有很多的參數傳遞,而在單片機里允許傳遞的參數是有限的(因為受到內部RAM的限制),同時參數傳遞的過程要浪費程序代碼空間,也降低單片機執(zhí)行速度。所以在單片機的實現里,一般不要做太多的參數傳遞,而多使用公共的全局變量來實現調用的過程。這種情況下,UNIX的一般源程序是相對獨立的,受其它函數或變量的影響很小,而單片機里各程序的相互依賴程度要大。因為在單片機里往往共享某一數據、某一變量。 (5)變量定義。UNIX和KEIL C51雖然都是C語言,但兩者又有所不同,對于一些變量的定義,兩者卻不能通用。例如,單片機的特殊寄存器定義,sfr sfr16 sbit等,在標準C里是沒有的。在標準C里支持的結構,在KEIL C里也有可能不支持,比如一些C++的語法。在處理上的特殊性,也可能不一樣,比如IP地址類型,在UNIX里一般將IP地址定義為數組: uchar ip[4]; 而在單片機里,我的定義是 union IP_address_type{uchar bytes[4]; uint words[2]; ulong dwords;} IP 被定義為共用體,而不是簡單的一個數組。為什么要這樣做,是因為單片機處理的特殊性,例如比較兩個IP地址IP1,IP2是否相等,如果使用數組,比較是麻煩的: 要寫成 if(IP1[0]==IP2[1])**IP1[1]=IP2[1]**…… 用共用體可以簡化為 if(IP1.dwords==IP2.dwords)…… 有時候,我們又要把IP地址按16位來計算,比如較驗和計算,那么IP地址按16位加可以寫成: IP.dwords[0]+ IP.dwords[1], 有時,我們又要對IP地址按字節(jié)賦值,比如IP地址從24C02里讀出來,需要按字節(jié)賦值:可以為 IP.bytes[0]=×× IP.bytes[1]=×× IP.bytes[2]=×× IP.bytes[3]=×× 如果不作這樣的定義,運算將復雜很多。而且一些編譯會認為類型混亂而無法編譯。 在單片機里使用共用體會簡化很多。而在UNIX里要對這些值作改變,一般是利用指針進行的。在電腦里,用指針運算是方便的,而且速度也快,但在單片機里,卻不能夠方便地使用指針。 在UNIX里的一些結構類型的定義都要被改寫。這樣也使得UNIX的源代碼不能直接用在單片機上。 (6)、協議支持。在UNIX里可支持比較完整的TCP/IP協議,但在單片機里無法做到,這是因為單片機根本沒有足夠的代碼空間來支持這些協議。一般在單片機里實現與需要有關的部分,而不使用的協議則一概不支持。例如文件共享SMB協議,在UNIX、WINDOWS都支持,但單片機上卻沒有必要。一般只能在單片機中實現:ARP、IP,ICMP、TCP、UDP這些協議,而更高層的協議,http、smtp、ftp一般是不需要支持的。雖然有些單片機例如AVR上網方案實現了http、smtp、ftp協議,但我們認為實用性不太,因為AVR上網方案用的是MEGA103,而該芯片要150元左右,高昂的造價使得AVR上網方案沒有得到廣泛的應用。單片機應用的TCP/IP協議大多是為了完成數據采集和數據傳輸,而不是網頁瀏覽、文件傳輸這些功能。就對某一協議而言,例如ARP協議,UNIX系統支持以太網、令牌環(huán)等網絡的ARP,但單片機里只支持以太網,也就是說,對于某一協議,也有可能要作簡化。IP包最大可以為65K,可以分段傳輸,而在單片機里根本無法容納如此大的數據包,因此一般是不支持分段的。單片機一般采用發(fā)送小數據包的方式,以避免分段。 (7)、硬件接口。在UNIX或WINDOWS里,對網卡驅動無一例外都是采用中斷方式。而在單片機的應用中,大部份的方案都是查詢式的。因為電腦的處理速度快,一次中斷的處理時間也很短,不會影響系統內的其它中斷。但在單片機里就不行了,處理一次中斷,收取一個數據包一般要幾毫秒的時間,這將封鎖其它中斷的產生(只有高優(yōu)先級的中斷可以執(zhí)行),而單片機往往還存在其它一些中斷,比如串口按收中斷,A/D條件中斷、鍵盤中斷等需要被執(zhí)行,這就使得消耗時間長的網卡中斷改為查詢式執(zhí)行。在電腦里,對網卡的驅動相對簡單,而在單片機里需要處理的事情更多。比如緩沖區(qū)溢出,閱讀一些驅動程序源代碼,你可能發(fā)現在電腦里的一些程序根本沒有處理溢出的代碼。因為電腦執(zhí)行快,網卡緩沖區(qū)的溢出幾乎是不會發(fā)生的,不要說10M網卡,就是100M網卡,電腦也能夠很快處理。電腦往往采用即插即用方式來驅動網卡,而單片機卻不能這樣做,因為即插即用要很多代碼來實現,而使用跳線方式,電腦里驅動NE2000的網卡,一般都是用16位DMA的方式,而在單片機里卻只能用8位DMA方式。這也使用UNIX對網卡驅動的代碼不能直接移植。 |
- UNIX(41036)
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2023-11-27 21:54:52
基于單片機的嵌入式TCP/IP協議棧的設計與實現
摘要:隨著網絡技術和單片機技術的發(fā)展,嵌入式網絡在遠程控制領域擁有廣泛的應用前景。文中以Atmega16單片機和CP2200網絡芯片為硬件平臺,設計和實現了一個面向遠程工業(yè)控制領
2010-12-17 21:15:0459
TCP/IP協議,TCP/IP協議內容和作用是什么?
TCP/IP協議,TCP/IP協議內容和作用是什么?
TCP/IP是一組協議的代名詞,它還包括許多別的協議,組成了TCP/IP協議簇。一般來說,TCP/IP提供運輸層服務,而IP提供
2010-03-19 13:55:535656
嵌入式TCP/IP協議棧在DSP上的實現
摘要:介紹了TMS320C5402芯片與RTL8019AS互聯網控制器的硬件接口電路的設計,實現了一個運行在TMS320C5402上的 小型嵌入式TCP/IP協議棧。對TCP/IP協議中的IP協議
2011-02-25 17:26:47189
TCP/IP協議單片機在網絡通信中的數據傳輸技術
介紹了嵌入式TCP/IP協議單片機在網絡通信中的數據傳輸技術。將TCP/IP協議嵌入式單片機中,借助網卡芯片CS8900實現了單片機在局域網內和通過局域網在因特網上的數據傳輸。用戶終端以單
2011-04-16 22:04:424132
單片機實現以太網串口服務器設計
介紹了一種使用單片機實現TCP/IP 協議與以太網(Ethernet) 連接, 進行串口和以太網數據透明傳輸的新方法, 即實現單片機與Internet 網互聯的方法。使用此方法可以實現任何非計算機類的自動
2011-08-29 16:35:38197
RTL8019AS實現TCP IP網絡通信
介紹了以太網控制器芯片RTL8019AS,并將TCPaP協議嵌入通用單片機中,通過RTL8019AS實現了智能設備和儀表在局域網/因特網上的數據傳輸。文中給出系統硬件原理框圖和有關實現TCP/IP協議
2011-08-29 16:36:56223
面向控制應用的TCP_IP協議設計與實現
首先分析了面向控制應用TCP/IP協議的特點,隨后闡述了兩種針對專用控制網絡的以太網網關實現方案,即MCU或DSP+以太網網絡接口的TCP/IP實現。
2011-10-09 18:23:2640
TCP-IP詳解卷3:TCP事務協議,HTTP,NNTP和UNI
TCP-IP詳解卷3:TCP事務協議,HTTP,NNTP和UNIX域協議,個人收集整理了很久的資料,大家根據自己情況,有選擇性的下載吧~
2015-10-27 14:04:260
51+單片機TCP-IP+協議棧ZLIP源碼
單片機上網技術,是當前的一個熱門技術。單片機上網技術中的一個重要部分是在單片 上實現 TCP/IP 協議棧?,F在可獲得的 TCP/IP 源代碼一般并不為 51 單片機設計,而 51 單片
2016-12-17 16:11:119
51單片機 ENC28J60 TCP/IP通信
51單片機 ENC28J60 TCP/IP通信 單片機:STC90C516RD+ ENC28J60模塊:mini(3.3V供電) 設備:PC、開發(fā)板、兩個網線、路由器 首先先介紹一下本文的移植針對于
2017-11-24 08:36:01557
TCP/IP協議典型的優(yōu)化原則和方法
嵌入式TCP/IP協議的實現通常采用Linux中的TCP/IP網絡結構層次。TCP/IP協議實現網絡層和控制層的ARP/RARP、IP、ICMP、 TCP、UDP等協議,直接為HTTP、SMTP、FTP、TELNET等這樣的應用層協議提供支持。每個系統都需要具體定義應用層程序和協議軟件之間的接口。
2018-03-13 15:12:001774
Microchip TCP/IP協議棧
在Microchip單片機上實現傳輸控制協議/網際協議(Transmission Control ProtocoUlnternet Protocol,TCP/IP)不需要任何創(chuàng)新之舉。感興趣
2018-04-20 16:04:014
Microchip的TCP和IP協議棧的詳細中文資料免費下載
在 Microchip 單片機上實現傳輸控制協議 / 網際協議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP)不需要任何創(chuàng)新之舉
2018-06-15 08:27:0035
MCS-51單片機實現與Internet交互的設計
Internet 網絡通信中,TCP/IP 協議簇非常龐大,需要占用大量的系統資源。單片機的缺點是資源有限,無法容納下Internet 的TCP/IP 協議簇。因此單片機實現嵌入式接入
2019-04-22 15:02:081646
如何使用FPGA實現TCP IP協議
大部分來自對 TCP/IP 協議數據的處理,因此 CPU 的運算性能逐漸地成為高性能網絡通信發(fā)展的瓶頸。在這一形勢下,為將 CPU 從繁重的 TCP/IP 協議處理負擔中解放出來,本論文提出了一種實現 TCP/IP 協議處理的硬件解決方案,即利用 FPGA 本身所具有的密度高、速度快、小
2019-08-16 08:00:0029
基于TCP/IP編程實現文件傳輸的案例分析
本文就是考慮到這一現狀,結合基于Linux操作系統下的TCP/IP網絡通信原理,給出了一種基于TCP/IP編程實現文件傳輸的實例,因此,TCP/IP網絡通信研究具有十分重要的意義。
2020-03-29 10:58:043561
Microchip TCP/IP精簡協議棧
閃存 (僅 UDP)和集成 ≥ 16 KB 閃存(TCP/IP)的單片機提供更優(yōu)化的(占用的閃存和 RAM空間較?。?b class="flag-6" style="color: red">TCP/IP 協議棧,同時依然具備 TCP/IP v4 協議棧的完整功能。該協議棧使得用戶的應用能夠通過以太網實現有線通信,并能與其他系統交互。
2021-04-01 15:36:0116
Microchip TCP/IP協議棧
在 Microchip 單片機上實現傳輸控制協議 / 網際協議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,TCP/IP)不需要任何創(chuàng)新之舉
2021-04-02 14:28:2822
基于mega128芯片實現TCP/IP協議棧的設計
對于嵌入式系統而言,考慮到TCP/IP協議的復雜性以及嵌入式系統自身資源的有限,對TCP/IP的實現并不是一件容易的事情。在一些特殊場合,比如要求實時性或者數據的安全性,實現TCP/IP協議時還需要特別加以考慮。下面以ATMEL公司的mega128芯片為硬件平臺,具體談談TCP/IP協議的實現。
2021-05-26 09:24:082633
快速實現Modbus TCP轉BACnet IP協議的方案
BMT-370是BACnet IP從站協議與Modbus TCP主站協議轉換的通信網關,可以實現BACnet IP主站與多個Modbus TCP從站之間的數據通信。
2023-02-09 11:42:31933
你真的了解TCP/IP協議嗎?
TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol,傳輸控制協議/網際協議)是指能夠在多個不同網絡間實現信息傳輸的協議簇。TCP/IP協議不僅僅
2022-07-20 18:09:27611
TCP/IP協議是什么?TCP/IP參考模型的結構是怎樣的?
TCP/IP協議組在OSI模型之前流行。最初的TCP/IP有四層,顯然與OSI模型的層不匹配。當OSI模型被引入時,人們相信它將在商業(yè)上壓倒TCP/IP,但并未如愿。
2023-08-11 15:26:051318
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