基于uIP TCP IP协议栈的嵌入式网页服务器的实现.doc

基于uIPTCP/IP协议栈的嵌入式网页服务器的实现关键词：uIP；嵌入式系统；Web服务器摘要：如今，网络正成为嵌入式系统调查的热点。互联网与嵌入式系统相结合一直是一个重要的发展方向，同时对于嵌入式系统的未来而言，这也是不可或缺的功能之一。本文提出了嵌入式网络服务器系统的设计和实现：首先，分析开源TCP/IP协议栈—uIP，描述其属性，系统架构及相关接口；第二，展示如何移植uIP到嵌入式平台，如何构建嵌入式网络服务器；最后，通过一个视频点播应用演示了网络嵌入式系统的效果。介绍随着嵌入式技术的飞速发展，越来越多的嵌入式设备（如无线传感器，信息化家电，智能仪表）需要进行合作连接在一起。传统的嵌入式设备使用现场总线，或其他特殊的协议相互通信。但是，由于连通性要求，这些网络不能够无缝连接到互联网。因此，嵌入式设备是无法直接访问互联网的。在这种情况下，人们都关注如何连接互联网与嵌入式设备。同时，基于互联网的嵌入式设备的需求越来越强。目前，许多企业已经提出方案去解决这个问题。一般来说，他们被分成三类：（1）由一个特定的嵌入式网关连接。在轻量级窄带宽的嵌入式设备网络和重量级宽带网络—互联网之间，网关是一种起中间作用的“桥梁”或“经纪人”。除了实现协议转换功能，嵌入式设备网络的网关应提供网络管理，配置性，安全性，网络服务，以及流量控制。（2）由一个特定网络服务器实施。通过使用CAN，RS-232或者RS-485总线去形成一个子网络来把所有嵌入式设备连接在一起。网络服务器被视为是一个子网络中的路由器，它在内部嵌入式设备和外部互联网之间实现通信。（3）给嵌入式设备延长标准网络技术。换句话说，嵌入式系统实现网络服务器本身的功能。这三种解决方案相比，第三种最有用，也最实际，因为其独立性和整合性。到目前为止，对于这个问题这是最好的解决方案。本文研究TCP/IP协议栈中的一种-uIP，成功地将uIP移植到嵌入式系统，并实现了嵌入式网络服务器。它实现了与互联网的无缝连接，解决了网络异质性问题，从而极大的扩展了嵌入式系统的应用领域。最后，一个网络视频点播应用的成功实现给其提供了一个实际的例子。硬件与软件平台硬件平台这个嵌入式系统的硬件平台是由AD公司研发的ADSPBF537EZ-KITLite。它是一个ADSP-BF537Blackfin处理器的评价系统[1]。该处理器的性能可达到600兆赫兹。在这块板上有一个容量为4MB的快闪存储器。它可以用来存储用户特定的引导代码，使板子作为一个独立单元运行。这个板子有一个64MB的SDRAM，它可以在运行时使用。除了这些，它还包括一个片上10/100兆位/秒的以太网MAC（SMSC的LAN83C185设备）。在板上预留的接口给EZ-KITLite和现有的TCP/IP网络之间提供了一个方便的连接。硬件结构图如图1所示。图1硬件结构软件平台目前，市场上大多数的嵌入式TCP/IP栈是根据BSD版本[2]改写而来的。虽然商业版的效果是完美的，但是它的价格是非常昂贵的。在这种情况下，许多开发商想选择一些免费的开源TCP/IP协议栈，并加以改进，以满足他们的需求。本文使用的名为uIP（0.9版本）的TCP/IP协议栈是由瑞典计算机科学研究所AdamDunkels发明的网络化嵌入式系统。uIP有以下特征：有案可查的良好注释的源代码，几乎每行代码都有注释。非常小的代码量。非常低的RAM使用量，在编译时易于配置。ARP，SLIP，IP，UDP，ICMP（PING）和TCP协议。包括一组示例应用程序：网络服务器，网页客户端，电子邮件发送器（SMTP客户端），Telnet服务器，DNS主机名解析。任意数量的可同时活动的TCP连接，在编译时最大数量的可配置项。任意数量的被动式听（服务器）TCP连接，在编译时最大数量的可配置项。商业和非商业用途免费。符合RFC的TCP和IP协议的实现，包括流量控制，分片重组和重传超时估计。uIP的配置项都保存在一个单一的.h文件中称为uipopt.h。此文件包含的不仅是具体项目（如uIP的节点同时连接的最大数量的IP地址），而且包含了架构和C编译器特定的选项配置选项。用户可以方便地按照他的要求来修改他们。由于其明显的优势，uIP已被越来越多的开发商密切关注，并在设立小型网络设备的嵌入式产品和项目中大量使用。3uIP的移植uIP是在网络层中，上述提到的协议被称为应用程序。同样，底层被称为网络设备驱动程序。在TCP/IP模型中，如PPP数据链路层协议，可以由网络设备驱动程序来实现应用层协议，如HTTP、FTP、SMTP，可以通过应用程序实现。uIP的底层系统提供了三种函数，uipinit（），uipinput（）和uipperiodic（）。应用程序必须提供一个回调函数（UIP_APPCALL（））给uIP。网络