3.2 上层通信协议程序设计
TCP/IP协议模型可以分为四个层次,从下到上依次为:链路层、网络层、传输层和应用层。每一层都有不同的功能,低一层为高一层提供服务。
标准的TCP/IP协议栈对处理器的计算、存储要求比较高,然而,DSP系统的计算资源和存储资源通常是非常有限,在DSP中实现标准的TCP/IP协议栈将占用大量系统资源,不利于DSP其他方面的应用,因此必须对它进行简化并优化,尽可能做到代码精简,降低存储开销。本系统设计和实现了TCP/IP通信协议的必要部分,包括:ARP,IP,ICMP,TCP,UDP等协议。
ARP(地址解析协议)为IP地址到对应的硬件地址之间提供动态映射。IP协议是TCP/IP协议的核心,所有的TCP,UDP,ICMP的数据都是以IP数据格式传输的。ICMP(网络控制报文)是用来传递差错报文以及其他需要注意的信息,有各种类型的ICMP报文,本文只用到ICMP的请求回显(类型字段为8、代码字段为0)。TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务,交换数据之前必须先建立一个TCP连接,即“三次握手”UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议,它把应用程序传给IP层的数据发送出去,但是并不保证他们能到达目的地。在链路层,当DM9000A完成一个以太网数据帧接收后,将其读入暂存数组,检查以太网帧类型字段,该字段值为0x0806,表示数据帧为ARP帧;该字段的值为0x0800,表示数据帧为IP帧。接着,分别交由ARP协议处理模块或IP协议处理模块。编程时使用框架如下:
if(完成以太网数据帧接收)
{ if(以太网类型字段==0x0806)
{ARP处理模块}
if(以太网类型字段==0x0800)
{IP处理模块}
}
网络层收到的为ARP数据报,ARP根据操作字段(ARP请求为1,ARP应答为2),或者发送ARP应答或者更新ARP地址映射表。若为IP数据报,IP协议处理模块对数据包解析后,IP首部协议字段若为1就将数据交给ICMP协议处理模块,若为6则交给TCP处理模块,若为17则交给UDP处理模块。传输层得到UDP的报文后,按照UDP协议中的端口,分别送给不同的应用层序。若传输层得到的是TCP报文,则要根据TCP的状态转换图进行处理。在TCP或UDP的处理模块中,根据目的端口号,分别将数据送往不同的用户应用程序。其工作流程如图8所示。
4 结语
本文把高度集成、低成本的快速以太网控制器DM9000A与数据处理能力强大、高运行速度的DSP(TMS320F28335)相结合,设计出了一种DSP的以太网接口。实验结果表明,DSP系统可以通过该接口实现以太网数据通信,经自行裁剪的TCP/IP协议栈,不仅实现了IP,ARP,ICM P,TCP和UDP协议,而且提高了数据传输效率。该接口具有硬件接口简单、外围器件少、运行稳定可靠、性价比高等特点,同时也能够满足测试、采集等高速数据传输系统的要求,符合当今DSP设备趋于网络化发展的方向。