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Keywords TCP/IP protocol stack; embedded systems; RTL8019AS Ethernet controller; Socket Interface; The SEP3203 processor; AXIS OS operating system
目 次
1绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 研究现状 1
1.3 课题研究内容和目标 2
1.4 论文的结构概述 3
2背景知识和开发环境4
2.1 TCP/IP参考模型4
2.2 东芯SEP3203处理器概述 5
2.3 RTL8019AS的基本原理 7
2.4 socket接口概述8
2.5 AXIS OS简介10
3总体设计方案12
3.1 系统流程图12
3.2 函数说明13
4嵌入式TCP/IP协议栈的实现16
4.1 ARP协议的实现16
4.2 IP协议的实现16
4.3 ICMP协议的实现17
4.4 TCP协议的实现18
4.5 UDP协议的实现19
5系统测试21
5.1 测试步骤21
5.2 IP设置21
5.3 编译与仿真22
5.4 本章小结25
结论27
致谢 28
参考文献29
1 绪论
1．1 课题背景和意义
嵌入式系统是专用的计算机系统，系统的开发以实际应用需求为目标，运用计算机科学技术，软件和硬件均可裁剪，适用于对系统功能、体积、成本、功耗、可靠性都有严格要求的环境 [1]。随着集成电路技术的发展和计算机应用领域的扩张，嵌入式系统的开发与应用已经成为计算机领域一个新的研究热点。嵌入式系统的开发具有很强的目的性和针对性，这与通用计算机有很大的不同，因为每个应用系统实际上都有其特定功能和应用场合。同时，嵌入式系统的设备会受到带宽、成本、空间等硬件条件的限制，因此必须在软件和硬件上做适当裁剪以提高开发效率。
现如今以太网已经成为信息流通的重要渠道，嵌入式设备接入以太网成为嵌入式系统发展的一个重要方向。但是目前大多数的嵌入式设备不具备数据传输和远程控制的能力，如何通过以太网共享嵌入式设备的信息，如何利用以太网实现远程控制系统，如何利用以太网控制芯片并结合现有技术，在不需要使用PC机的情况下接入以太网，这些问题都是研究嵌入式系统通信所要解决的方面[2]。国内外已经陆续出现了一些嵌入式网络通信的产品，如利用TCP/IP协议栈将嵌入式设备接入网络或者进行功能动态升级、远程现场升级和文护系统监控，这些都是嵌入式设备硬件设计的发展方向。
1．2 研究现状
1．3 课题研究内容和目标
本课题采用SEP3203实验开发平台研究TCP/IP协议栈在嵌入式设备上的实现，以ASIX OS操作系统为软件开发平台，硬件环境采用RTL8019AS以太网控制芯片，实现嵌入式设备的部分网络功能，使通用计算机与实验开发平台之间能够进行通信。
课题研究期间，我通过研究分析大量中外文献，了解当前嵌入式设备发展的前沿科技，对嵌入式设备接入以太网的软件和硬件原理进行了系统的学习和研究，主要完成的研究工作如下。
首先研究了GE01实验开发平台的硬件设计原理，学习嵌入式处理器SEP3203的性能和使用方法，研究其网络接口与RTL8019AS网络控制器的连接原理。
其次研究了嵌入式操作系统ASIX OS。主要研究了其网络模块的设计，包括接口的设置和网络协议的实现。通过对该嵌入式操作系统的学习和实践，熟悉了嵌入式系统的开发流程以及通过软硬件结合的方式开发嵌入式系统。
最后重点研究了TCP/IP协议栈在嵌入式操作系统环境下的实现问题。通过对标准的TCP/IP协议栈的结构模型、设计原理和设计思想进行深入分析，对它进行一定的简化，设计了一个满足基本通信需求的TCP/IP协议栈，成功实现了嵌入式设备接入以太网的目的。上机调试时对TCP/IP协议栈做了简单的网络测试和仿真，如PING命令测试、TCP/UDP协议协议的实现等。