基于OMAP的嵌入式TCP/IP开发

　　处理TCP层函数，判断接收包的类型，如果是TCP包，则调用TCP接收函数，TCP接收函数用指定条件进行过滤，找到该包所属的连接或完成一个新连接的被动打开，根据TCP的状态转换则完成11种状态的转移，并且实现了多路数据同时、双向的传输。

　　TCP的发送函数包括主动打开、主动关闭（由上层调用完成新连接的主动打开，或主动关闭一个已建立的连接）和发送控制包（用于TCP连接的建立与终止，会在TCP接收函数中调用，从而实现TCP的转换）三个函数。

　　TCP层还实现了两个定时器，TCP重传定时器函数可提供服务可靠性的有效保障；TCP保活定时器能够避免资源的浪费。

　　3.2 程序特点分析

　　（1）简单性：4.4BSD－Lite版的完整TCP/IP内核实现大约有15 000行，而本程序源代码约有1 400行，更适合嵌入式系统的应用。

　　（2）可重用性：本程序分层清晰。对于不同的嵌入式系统，可能使用的CPU和以太网卡不同，这就需要针对其特点的以太网层设计，而ARP、IP、UDP、TCP则不需要改动。

　　（3）可拓展性：TCP/IP协议是底层网络协议，本程序留有很好的接口，可在其上构件更高层的网络协议，包括H.323协议、ftp、telnet。

　　4 在OMAP平台上的移植

　　4.1 单片以太网控制器LAN91C96

　　LAN91C96是SMSC公司生产的专门用于嵌入式产品的10Mbps以太网控制器，具有性能优良，功耗低及尺寸小的特点，如图4所示。

　　6KB的RAM：用来存放数据包。

　　MMU：对RAM进行有效管理，为接收和发送包在RAM中分配存储空间。
　　ARBITE：使MMU和RAM与CPU、CSMA很好地连接。

　　CSMA/CD模块：集成了IEEE 802.3 MAC层协议，负责监听网络情况和地址过滤。若目的地址是　　　　　　LAN91C96的地址、广播地址或多播地址，则接收此数据包，否则抛弃。

　　ENDEC：负责与10Mbps为以太网物理媒体的连接。

　　LAN91C96 采用地址映射方式，通过访问Innovator为的指定地址对其存储器访问。LAN91C96的寄存器在Innovator内存中的地址分配为： 0x08000300－0x0800030F。寄存器共有4组（BANK0－BANK3），使用相同的地址，通过BANK_SELECT寄存器选择。

　　4.2 移植过程

　　先实现该网卡芯片的驱动程序，再用它替换PC模拟器的以太网层，程序驱动主要包括以下三个部分：

（1）初始化：主要为Lan91C96的各寄存器填入正确的初始值使其正常工作。

（2）接收：如图5所示，由CSMA（载波侦听模块）接收到符合地址要求的后，MMU（存储器管理单元）为其请求在RAM中分配存储空间并分配一个编号，DMA 将其存入RAM。接着在接收数据的前面封装STATUS的化COUNT字节信息，如果CRC检测正确，则将其编号放入接收FIFO，如果接收FIFO不为空，则RCV_INT（接收中断标识）被设置。检查接收中断寄存器状态，如果就接收中断，对应其编号，上层协议便可以取出数据了，取出后，将该数据编号从 FIFO中清除。

　　状态字可以从RCR寄存器中读取，它反应了接收过程出现的各种措施，如CRC错误、接收帧过长等，数据包的编号从FIFO_PORTS寄存器中获得，而数据指针可从POINTER寄存器中获得，数据信息从DATA寄存器中得到，根据这些信息将接收数据包复制到CPU内存，供上层使用，接收函数的主要流程如图6。

　　（3）发送：图7描述了发送数据包FIFO中的排队过程，首先MMU在RAM中分配一定字节的存储空间，然后，将分配结果寄存器中的编号放入PNR 寄存器，写数据指针寄存器POINTER并将上层数据封装后拷入DATA寄存器，根据其编号放入发送FIFO，排队的包将自动发出，发出包的编号接着进入发送完成FIFO。如果发送成功，则存储空间自动释放；否则释放存储空间并将其重新排队。

　　5 实验结果

　　5.1 内存资源占用量

　　运行该TCP/IP协议栈需要3MB内存，而Innovator体32MB SDRAM 和32MB Flash，内存占用率为：3M/64M＝4.7％，完全适用于嵌入式系统。

　　5.2 数据传输可靠性

TCP 利用以下机制纠错。数据的传输过程中的误码：检验和机制与重传机制，数据的重复，在接收端会自动舍弃已经接收过的数据包，并且不发ACK，故不会发生一个数据包接收多次的情况，数据包的丢失，接收端在接收完一段数据后，会计算下一个预期数据的序号，如果不符合就不发ACK，从而导致发端重发，避免了数据包的丢失，经测试，在未发生拥塞情况下，传输的误码率几乎为0。

　　5.3文件最大平均传输速率

　　下面就本程序所实现的利用TCP进行文件传输功能，给出不同情况下的最大传输速率，实验环境为10Mbps以太网。

　　理想状态下的理论最大吞吐量：假定发送方传输两个背对背、满长度的TCP数据，接收方为其发出两个ACK，每包中用户数据量为1460位，总数据量为1538位，故最大的用户数据吞吐量为：