基于VxWorks系统的嵌入式TCP/IP协议栈的设计与实现

摘要

以电子计算机为中心，以最佳统计理论为方法，将载体上的某些或全部的导航设备综合在一起，形成一个有机的统一整体，提高导航信息精度，扩大单一导航设备或系统的功能，这样的系统通称为综合导航系统。　　本文以我校研制的ⅩⅩⅩ型综合导航显控台为工程背景，针对该型综合导航显控台的双冗余网络功能实现进行了研究。结合ⅩⅩⅩ型综合导航显控台的特点和功能要求，设计并实现了一个基于VxWorks5.4操作系统的嵌入式TCP/IP协议栈。　　本文首先介绍了嵌入式系统的组成原理及特点，深入研究了实时操作系统VxWorks及其开发环境Tornado；然后，介绍了RTL8019网络接口芯片的原理和功能，实现了双端口以太网卡DETH驱动程序；最后，介绍了相关TCP/IP协议的基础知识，阐述了TCP/IP协议的设计思想及实现方法，针对ⅩⅩⅩ型综合导航显控台的特点和功能需求，设计了一个嵌入式TCP/IP协议栈，确定了需要实现的具体协议的功能模块，并认真分析了各个功能模块的联系和接口，对各个模块的设计和实现作了详细说明。成功地实现了VxWorks操作系统下ⅩⅩⅩ型综合导航显控台双冗余网络通讯功能，提高了网络数据通讯的实时性和可靠性。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1选题背景

1.2嵌入式TCP/IP协议栈的特点

1.3本课题的主要工作及创新点

第2章VxWorks操作系统及其开发环境Tornado

2.1嵌入式实时操作系统

2.1.1嵌入式系统

2.1.2实时系统

2.2嵌入式系统VxWorks

2.2.1 VxWorks操作系统的特点

2.2.2 VxWorks的板级支持包BSP

2.2.3 VxWorks的启动

2.3集成开发环境Tornado

2.3.1 Tornado的基本结构

2.3.2 Tornado主机驻留工具介绍

2.3.3 Tornado开发环境的特点

2.4本章小结

第3章DETH双端口以太网卡驱动程序设计

3.1 RTL8019网络接口芯片功能

3.1.1 RTL8019AS主要寄存器

3.1.2 RTL8019AS的内部RAM结构

3.2 DETH双端口以太网卡双冗余驱动程序实现

3.2.1复位与初始化的实现

3.2.2数据包接收功能实现

3.2.3数据包发送功能实现

3.2.4双端口冗余备份功能实现

3.3本章小结

第4章TCP/IP网络协议栈分析

4.1 TCP/IP参考模型

4.2 ARP协议分析

4.2.1 ARP协议简介

4.2.2 ARP实现

4.2.3 ARP报文格式

4.3 IP协议分析

4.3.1 IP协议简介

4.3.2IP报文格式

4.4 UDP协议分析

4.4.1 UDP协议简介

4.4.2 UDP报文格式

4.4.3 UDP校验和计算

4.4.4 UDP的封装与协议的分层

4.4.5 UDP的多路复用、多路分解和端口

4.5 ICMP协议分析

4.6本章小结

第5章嵌入式TCP/IP网络协议栈设计与实现

5.1协议栈的需求分析

5.2协议栈的总体设计

5.2.1缓冲区策略

5.2.2缓冲区管理结构NBuf设计

5.3协议栈的设计与实现

5.3.1基于以太网卡的数据链路层协议的实现

5.3.2地址解析协议ARP的实现

5.3.3互联网协议IP的实现

5.3.4用户数据报协议UDP的实现

5.3.5网际控制协议ICMP的实现

5.4本章小结

第6章嵌入式TCP/IP协议栈在综导显控台上的实现及性能测试

6.1嵌入式TCP/IP协议栈在综导显控台上的实现

6.2测试环境建立及测试方法制定

6.3测试结果及分析

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢