嵌入式Internet技术研究及在网络仪器中的应用

摘要

随着Internet的广泛应用，许多原本独立的设备和系统开始与Internet互联，使越来越多的信息资源共享成为可能。嵌入式系统接入Internet的技术难点在于：如何利用嵌入式系统自身有限的资源对信息进行TCP/IP协议处理，使之变成可以在Internet上传输的IP数据包。 论文首先阐述了嵌入式Internet的特点和原理，对比分析了嵌入式Internet的实现方案。重点讨论了嵌入式TCP/IP协议的实现方法和特殊性。针对嵌入式系统自身资源不足的特点，提出了TCP/IP协议的简化原则和方法。 针对石油仪器仪表传输数据的特点，以OpenTcp协议为原型，裁剪TCP/IP协议栈，采用标准的TCP/IP协议分层结构，向上提供Socket应用程序编程接口，设计的目标是通过以太网使嵌入式系统连入Internet。实现了几个主要的协议，即ARP、IP、ICMP、TCP、HTTP。分层介绍了TCP/IP协议族中各个协议的地位、作用及相互关系，详细描述了对各层协议的精简及改进，并给出了实现算法及相应的代码。该TCP/IP协议集全部用C语言编写，具有移植性、实时性、与平台无关性，采用模块化设计，可以方便、快捷地移植到其它单片机上。 最后，本文给出了一种能在16位单片机实现Web服务器的方法，单片机采用飞思卡尔MC9S12系列的MC9S12NE64。它片内带有符合IEEE802.3通信协议标准的以太网接口模块，所以硬件方面可以很方便、快捷的完成网络接口的设计，软件方面主要是设计以太网底层驱动软件和TCP/IP协议。最后，将设计好的Web服务器应用到石油仪器仪表中实现石油仪器的互联网连接，验证了精简的TCP/IP协议的可行性。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章 前言

1.1研究背景及意义

1.2相关技术及研究现状

1.2.1嵌入式Internet接入技术

1.2.2嵌入式Web服务器技术

1.3研究的内容及特色

1.4论文组织结构

第2章 嵌入式Internet的技术原理

2.1嵌入式Internet的原理

2.2嵌入式Internet的接入技术

2.2.1嵌入式Internet的接入方案

2.2.2嵌入式Internet接入实现的特点

2.2.3嵌入式Internet接入底层硬件协议

2.3嵌入式TCP/IP协议

2.3.1 TCP/IP协议子集的构成分析

2.3.2嵌入式系统实现TCP/IP协议的特殊性

2.3.3嵌入式TCP/IP协议的实现方案

第3章 系统总体设计及硬件平台

3.1系统总体设计方案

3.1.1总体方案的设计原则

3.1.2系统总体设计方案

3.2硬件平台

3.2.1 MCU单元

3.2.2以太网接口模块

3.3电路设计图

第4章 嵌入式TCP/IP协议的实现

4.1软件总体框架设计

4.1.1功能概述

4.1.2程序模块组成

4.1.3开发语言的选择

4.2以太网底层驱动软件模块

4.2.1以太网底层驱动软件的特性和功能

4.2.2以太网数据帧结构

4.2.3以太网控制器的初始化

4.2.4发送数据

4.2.5接收数据

4.3ARP协议的实现

4.3.1 ARP协议概述

4.3.2 ARP的分组格式

4.3.3 ARP高速缓存表

4.3.4主要实现过程和函数

4.4 IP协议的实现

4.4.1 IP协议概述

4.4.2 IP功能的简化

4.4.3 IP数据报格式及主要实现函数

4.5 ICMP的实现

4.6 TCP协议的实现

4.6.1 TCP协议的简化

4.6.2 TCP连接过程

4.6.3 TCP报文

4.6.4连接状态数据结构

4.7 HTTP协议的实现

4.7.1 HTTP协议及主要数据结构

4.7.2文件系统

4.7.3 CGI的实现

4.7.4主要函数分析

第5章 协议栈的测试与应用

5.1协议栈的测试

5.1.1 PING测试

5.1.2 HTTP测试

5.1.3传输速度的测试

5.2网络仪器结构

5.3应用实例

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果