基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)的研究分析

姜 楠內(nèi)蒙古民族大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心，內(nèi)蒙古通遼 028000

基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)的研究分析

姜 楠
內(nèi)蒙古民族大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心，內(nèi)蒙古通遼 028000

摘 要在網(wǎng)絡(luò)通訊高速發(fā)展的今天，微電子工業(yè)的飛速進(jìn)步是微處理器在工業(yè)和家庭多個(gè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，微處理器也就是我們常說(shuō)的嵌入式系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，嵌入式系統(tǒng)還處于單獨(dú)使用過(guò)程，也就是將單個(gè)微處理器作為系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)特定功能。

關(guān)鍵詞TCP/IP；嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

信息技術(shù)的飛速發(fā)展使其在多個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，并且許多領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)離不開對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，其已經(jīng)成為促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信與控制，是人們所關(guān)注的話題。

1　嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為首要目的，在應(yīng)用過(guò)程中需要控制、導(dǎo)體、通信等技術(shù)的支持，并且強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的整體性，適用于對(duì)系統(tǒng)成本、可靠性等方面有著嚴(yán)格要求的計(jì)算進(jìn)系統(tǒng)。在系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理，輔助系統(tǒng)中其它設(shè)備完成運(yùn)作，使所有設(shè)備能夠獨(dú)自完成自身的任務(wù)。

與通用計(jì)算系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。1）嵌入式系統(tǒng)做面對(duì)的對(duì)象指的是應(yīng)用系統(tǒng)。通常系統(tǒng)都具有體積小、集成度高等特點(diǎn)，可以將CPU中的多板卡所完成的任務(wù)全部集成在芯片內(nèi)，通過(guò)集中的方式使系統(tǒng)向靈活化、小型化方向發(fā)展，使其與網(wǎng)絡(luò)耦合性增強(qiáng)。2）嵌入式系統(tǒng)是信息技術(shù)與不同行業(yè)相互作用而形成的產(chǎn)物，這也注定了其是一個(gè)高度分散、資金密集的系統(tǒng)。3）嵌入式系統(tǒng)自身具有一定開發(fā)能力，在開發(fā)過(guò)程中需要有軟件環(huán)境和開發(fā)工具。4）嵌入式系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，升級(jí)時(shí)同樣需要同相應(yīng)的產(chǎn)品同步進(jìn)行。5）嵌入式系統(tǒng)使程序的可靠性和合理性都得到了提升，通常情況下嵌入是系統(tǒng)并不存放在磁盤中，而是存在固定的芯片存儲(chǔ)器中。

2　基于TCP/IP協(xié)議嵌入式系統(tǒng)框架

目前嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中所要面臨的主要問(wèn)題是異種協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)類型并存。但是，網(wǎng)絡(luò)具有良好的兼容性和擴(kuò)展性將會(huì)使控制功能得到進(jìn)一步加強(qiáng)，因此在嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展中基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行發(fā)展是合理的。通過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以使系統(tǒng)的運(yùn)行速度和穩(wěn)定性等良好的性能得到進(jìn)一步提高，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理和控制等方面的需求?；赥CP/IP的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1　總體結(jié)構(gòu)圖

在圖1中，用戶層通過(guò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和控制界面的應(yīng)用指令發(fā)送給控制器，控制器處理信息，然后將處理后的信息發(fā)送給控制器，控制器對(duì)信息處理后，在將信息處理給執(zhí)行器，最終將處理結(jié)構(gòu)反饋給用戶。此結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的通訊功能進(jìn)行了充分利用，從而使以太網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的透明度得到了進(jìn)一步提高，在實(shí)際操作工程中補(bǔ)需要對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)分開控制，這在一定程度上使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化。

3　設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)層

嵌入系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的最關(guān)鍵的內(nèi)容就是設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的相互交互。因此，在設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)過(guò)程中需要應(yīng)用多線程同步模型的方式，對(duì)硬件環(huán)境具有的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行合理應(yīng)用，從而將任務(wù)分配給Server和Client端，利用互聯(lián)網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互與傳輸，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的通訊，降低了通訊成本。此外，通過(guò)多層功能模塊化，外部和內(nèi)部用戶在對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中都可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)，通過(guò)系統(tǒng)邏輯完成應(yīng)用系統(tǒng)拓展。設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)分層系統(tǒng)構(gòu)架實(shí)現(xiàn)。每一層都具負(fù)責(zé)相對(duì)獨(dú)立的功能，調(diào)用下層、服務(wù)上層。分層體系是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加清晰，降低了耦合度，使系統(tǒng)變得更加合理。分層體系與軟件工程原則相符，簡(jiǎn)化了開發(fā)環(huán)節(jié)，并且便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。網(wǎng)絡(luò)層體系由上向下一共分為五層，分別是：1）應(yīng)用層，其主要作用是對(duì)本體硬件和用戶的輸出和輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，統(tǒng)一依據(jù)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的需求對(duì)數(shù)據(jù)流層的接口進(jìn)行調(diào)用，完成數(shù)據(jù)交互操作。2）數(shù)據(jù)流層，其主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流協(xié)議，包含的具體內(nèi)容有數(shù)據(jù)包解析、抽象接口等內(nèi)容。其中數(shù)據(jù)解析包括分隔數(shù)據(jù)包、連接數(shù)據(jù)包生產(chǎn)和驗(yàn)證校正碼等。3）網(wǎng)絡(luò)層在應(yīng)用過(guò)程中為數(shù)據(jù)流提供統(tǒng)一接口，對(duì)I/O中細(xì)節(jié)和傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)了屏蔽。4）對(duì)象封裝層對(duì)操作系統(tǒng)的封裝以面向?qū)ο蟮姆绞竭M(jìn)行，主要在統(tǒng)一類層次中完成對(duì)同一類功能內(nèi)聚API的封裝，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)層和接口調(diào)用。5）子系統(tǒng)層，該層是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其包括了大量的API（應(yīng)用程序接口），同時(shí)企業(yè)是SCF功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

4　結(jié)束語(yǔ)

基于TCP/IP協(xié)議的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用多個(gè)領(lǐng)域中，在應(yīng)用過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)其具有傳輸速度快、操作便捷、成本低、覆蓋面廣等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)其應(yīng)用，得到了應(yīng)用方的一致好評(píng)。在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)路架構(gòu)進(jìn)行利用，可以將該技術(shù)用于數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)家電等多項(xiàng)領(lǐng)域中，由此可見(jiàn)，其具有良好的應(yīng)用前景，應(yīng)當(dāng)對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]趙曉君，崔建濤.基于實(shí)時(shí)的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2014（10）：3368-3371.

[2]曲娜.基于TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2015（21）：63-64.

作者簡(jiǎn)介：姜 楠，所在院校為內(nèi)蒙古民族大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心。

中圖分類號(hào)TP3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)2096-0360（2015）18-0026-02