TCP/IP协议在嵌入式系统中的设计与实现

摘要

本文针对应用最广泛的以MCS-51系列单片机为核心的中低档嵌入式系统，设计了一种合适该类系统使用的轻型TCP/IP协议栈。开发环境采用的是德国Keil公司集编辑、编译、仿真和调试于一体的Keil uVision2软件。 硬件平台主要是由内带20K字节Flash的AT89C55，32K字节容量的RAM62256，网络接口芯片RT8019AS，做PCI-ISA桥的CPLDEPM7128S等组成。 整个协议栈的设计是围绕着TCP/IP协议为中心进行的。协议中的物理层和数据链路层的MAC子层是由RT8019AS网络接口芯片来完成的。而RTL8019AS的驱动程序设计属于逻辑链路子层实现的范畴。协议栈的主体设计分横向和纵向两条主线。横向包括收发缓存的设计、定时器设计和守护程序设计；纵向包括IP模块、UDP模块、TCP模块和HTTP模块的设计。 最后，利用该TCP/IP协议栈实现了一个简易的WebServer,测试了协议栈的整体性能。

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

第一章绪论

1.1概述

1.2嵌入式系统中实现TCP/IP协议栈的意义

1.3嵌入式TCP/IP协议栈的研究现状

1.4本文和主要工作

第二章TCP/IP协议栈实现的方案选择

2.1引言

2.2嵌入式系统中实现TCP/IP协议栈的特殊性

2.3实现方案的选择

2.3.1基于RTOS任务的方式

2.3.2基于RTOS驱动程序方式

2.3.3无RTOS支持的函数实现方式

2.4本章小结

第三章MAC接口芯片的功能与应用

3.1引言

3.2 RTL80X9AS的内部基本结构

3.3 RTL80X9AS的性能和内部寄存器

3.3.1 RTL80X9AS的性能

3.3.2 RTL80X9AS内部寄存器

3.4 RTL8029AS的性能及其内部寄存器

3.5 RTL8019AS和RTL8029AS与以太网的接口

3.6本章小结

第四章网络接口芯片的驱动

4.1引言

4.2 RTL80X9AS的内部RAM结构

4.3 RTL8019AS的驱动过程

4.3.1 RTL8019AS的复位及初始化

4.3.2 RTL8019AS的数据包接收服务程序的编写

4.3.3 RTL8019AS的数据包发送程序的编写

4.4本章小结

第五章系统硬件平台的设计

5.1引言

5.2系统硬件框图

5.3 AT89C55单片机的特点

5.4 PCI-ISA桥的CPLD实现

5.4.1 EPM7128 CPLD的简介

5.4.2 PCI总线信号的分析

5.4.3 PCI总线状态机的实现

5.5本章小结

第六章TCP/IP协议

6.1引言

6.2 TCP/IP分层模型的工作原理

6.3数据链路层协议

6.4 IP层协议

6.4.1 IP首部结构

6.4.2 ICMP协议简介

6.5传输层协议

6.5.1 UDP首部

6.5.2 TCP首部

6.6应用层协议

6.7本章小结

第七章TCP/IP协议栈的设计与实现

7.1引言

7.2 TCP/IP协议栈设计的目标

7.2.1 TCP/IP协议栈支持的协议

7.2.2 TCP/IP协议栈的性能指标

7.3 TCP/IP协议线的总体结构设计

7.3.1 TCP/IP协议栈实现的软件流程

7.3.2 TCP/IP协议栈的全局参数的设计

7.4协议的实现

7.4.1TCP/IP协议栈设计的几个重点

7.4.2 ARP协议的实现

7.4.3 ICMP协议的实现

7.4.4 IP协议的实现

7.4.5 UDP协议的实现

7.4.6 TCP协议的实现

7.4.7 HTTP协议及WebServer的设计与实现

7.5应用程序接口API的设计

7.6本章小结

结论

致谢

参考文献