一种uIP TCP/IP协议栈在51系列单片机上的实现

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  •  一 引言

      随着信息技术的不断发展,以及人们对日常生活舒适度、方便度要求的提高,信息家电、智能仪表等产品越来越频繁的出现在我们的生活当中;人们也越来越热衷于把家电、仪表等设备连接到Internet 中,从而可以方便、及时的对它们进行远程察看、远程控制。把这些设备接入Internet ,就需要考虑TCP/IP 网络协议的实现。

      51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flash rom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为目前应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出,在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。本文将简要描述uIP的实现方法,分析uIP协议栈的应用接口,并讨论如何将其应用到51系列单片机上。

      二 uIP协议栈的实现方法简述

      uIP协议栈主要提供了三个函数供系统底层调用。即uip_init(), uip_input() 和uip_periodic()。其与应用程序的主要接口是UIP_APPCALL( )。ip_init()是系统初始化时调用的,主要初始化协议栈的侦听端口和默认所有连接是封闭的。当网卡驱动收到一个输进包时,将放进全局缓冲区uip_buf中,包的大小由全局变量uip_len约束。同时将调用uip_input()函数,这个函数将会根据包首部的协议处理这个包和需要时调用应用程序。当uip_input()返回时,一个输出包同样放在全局缓冲区uip_buf里,大小赋给uip_len.假如uip_len是0,则说明没有包要发送。否则调用底层系统的发包函数将包发送到网络上。uIP周期计时是用于驱动所有的uIP内部时钟事件。当周期计时激发,每一个TCP连接都会调用uIP函数uip_periodic()。类似于uip_input()函数。uip_periodic()函数返回时,输出的IP包要放到uip_buf中,供底层系统查询uip_len的大小发送。

      uIP实现了TCP/IP协议集的四个基本协议:ARP地址解析协议,IP网际互联协议, ICMP网络控制报文协议和TCP传输控制协议。为了在8位16位处理器上应用,uIP协议栈在各层协议实现时采用有针对性的方法,保持代码大小和存储器使用量最小。

      1 实现ARP地址解析协议时为了节省存储器,ARP应答包直接覆盖ARP请求包。

      2 实现IP网络协议时对原协议进行了极大的简化,它没有实现分片和重组。

      3 实现ICMP网络控制报文协议时,只实现echo(回响)服务。uIP在生成回响报文时并不重新分配存储器空间,而是直接修改echo请求报文来生成回响报文。将ICMP类型字段从"echo"类型改变成 "echo reply"类型,重新计算校验和修改校验和字段。

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