基于Socket套接字實現的Flash固化工具

張鋯 張鉅

【摘要】套接字是一種網絡編程接口，應用程序通過這種接口可以和不同網絡中的應用程序進行通信，而不必擔心網絡協議不同所引發的問題。而Flash閃存是非易失存儲器，可以對存儲器單元塊進行擦寫和再編程，NOR和NAND是兩種主要的非易失閃存技術，NOR主要應用在代碼存儲，NAND適合于數據存儲。文章介紹了基于UDP協議的Socket網絡編程機制和原理，完成了基于Socket協議的Flash固化工具的實現。

【關鍵詞】Socket;UDP;FLASH

Abstract：Windows Socket is a network programming interface，and applications can correspond to eachother in different domains without worrying about the different protocols by using it.Flash Memory is Non-Voilatile memory，we can write or reprogramme the memory units.NOR and NAND are two leading Flash Memory technology，NOR used for code storage，NAND used for data storage.This paper introduces the mechanism and principle of Socket network programs based on UDP protocol，and realize a flash-writing tool based on Socket protocol.

key words：Socket;UDP;FLASH

1.Socket通信機制

Socket（套接字）機制是一種API，是網絡應用程序的編程接口。Socket是通過標準文件描述符和其它程序通訊的一個方法。每一個套接字都用一個半相關描述，每一個套接字都有一個本地的由操作系統分配的唯一的套接字號。套接字接口主要有3種類型：流式套接字，數據報套接字和原始套字。流式套接字定義了一種面向連接的服務，實現了無差錯無重復的順序數據傳輸，無長度限制。數據報套接字接口定義了一種無連接的服務，數據通過相互獨立的報文進行傳輸，它是無序的，并且不能保證可靠。原始套接字允許對低層協議IP或ICMP直接訪問，主要應用于網絡協議的測試。

2.UDP協議的工作原理

UDP協議是一個面向無連接的協議，其連接的建立不必像TCP那樣需要服務器端偵聽，也不需要有客戶機請求連接，屬于一種“強制”性的網絡連接。UDP提供一對一或一對多的、無連接的數據報服務。該服務對消息中傳輸的數據提供不可靠的、最大努力的傳送，這意味著它不保證數據的到達，也不保證所傳送的數據報的順序是否正確，UDP不重新傳輸丟失的數據。其主要工作是：將應用程序傳輸過來的數據分塊交給網絡層，確認接受到分組信息。盡管UDP無法像TCP一樣提供可靠的數據傳輸，但UDP并不比TCP缺乏優越性。UDP在傳輸效率方面比TCP要高一些，而且許多應用程序并不需要保證嚴格的傳輸可靠性，比如視頻會議系統等，需要實時的交互，但并不要求音頻視頻的絕對正確。使用UDP協議傳輸數據時，首先設置客戶計算機的Local Port（本地端口）屬性，而作為服務器的計算機只需要設置Remoter Host（遠程主機）屬性為客戶計算機的IP地址或域名即可，并將其Remote Port屬性設置為客戶計算機上的Local Port屬性。使用UDP端口號時，端口提供了用于發送消息的位置，每個端口由一個唯一的編號來標識。當應用程序向另一臺計算機發送數據時，UDP生成一個數據頭，包括源端口，這些端口提供送達信息所需要的地址。UDP協議還為數據和數據頭計算出求和檢驗的值，在目標計算機中，數據包被傳遞至UDP協議程序并送到目的地端口。

3.UDP套接字的通信過程

采用UDP套接字方式實現C/S的通信程序由客戶端和服務器端兩部分組成。服務器進程依次按以下步驟進行：

1）調用Socket（）創建一個數據報套接字;

2）調用bind（）把服務器地址綁定在該套接字上;

3）調用recvform（）等待客戶進程發來的請求，服務器此時處于無限循環狀態;

4）服務進程接收到客戶進程所發來的數據報后，進行處理，調用sendto（）將處理結果返回給客戶進程，返回狀態，繼續監聽;

5）服務進程調用close（）撤消套接字，終止服務。

客戶進程則按以下步驟進行：

1）調用Socket（）創建一個數據流套接字;

2）調用sendto（）向服務器進程發送數據報;

3）調用recvfrom（）等待服務器進程返回該處理結果;

4）客戶進程調用close（）撤消套接字。

4.FLASH存儲芯片簡介

Flash是存儲芯片的一種，通過特定的程序可以修改里面的數據。Flash在電子以及半導體領域內往往表示Flash Memory的意思，即平時所說的“閃存”，全名叫Flash EPPROM Memory。它結合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦除可編程的性能，還可以快速讀取數據，使數據不會因為斷電而丟失。目前Flash主要有兩種NORFlash和NANDFlash。NORFlash的讀取和我們常見的SDRAM的讀取時一樣的，用戶可以直接運行裝載在NORFlash里面的代碼，這樣可以減少SRAM的容量從而節約了成本。NANDFlash沒有采取內存的隨機讀取技術，它的讀取是以一次讀取一塊的形式來進行的，通常是一次讀取512個字節，采用這種技術的Flash比較廉價。用戶不能直接運行NANDFlash上的代碼，因此好多使用NANDFlash的開發板除了使用NANDFlash以外，還加上了一塊小的NORFlash來運行啟動代碼。一般小的容量的用NORFlash，因為其讀取速度快，多用來存儲操作系統等重要信息，而大容量的用NANDFlash，最常見的NANDFlash應用時嵌入式系統采用的DOC和我們通常用的“閃盤”，可以在線擦除。

5.固化工具實現

固化工具分為兩大部分，PC端和目標機端。PC端采用VC環境，提供可操作的界面，負責加載參數的解析填寫和向目標機端發送加載數據。目標機端采用C語言編寫，最終固化在嵌入式設備的FLASH中，主要負責加載數據的接收和數據的FLASH固化操作。

具體的固化流程如圖1所示，首先PC端和目標機端分別進行初始化，創建一個基于Socket的連接。接下來PC端解析獲取加載的參數等信息，通過調用sendto接口，將信息附加在數據包頭中隨加載數據一同發送至目標機端。而目標機端在初始化完成后則調用recvfrom接口進行等待操作，當收到PC端發送的數據包后進行解析處理，調用FLASH芯片的相關驅動接口將數據固化在相應的FLASH地址空間。固化操作完成后向PC端返回處理結果，PC端繼續發送下一包數據，如此反復直到所有數據發送完畢，全部固化在FLASH中。

圖1 固化流程圖

數據傳輸固化只是最基本的功能，工具還有其他一些拓展功能，比如固化文件信息的記錄和顯示、固化數據的回傳、固化數據的CRC校驗等，在這里不一一贅述。

6.結束語

本文通過介紹基于UDP協議的Socket通信機制和FLASH存儲介質的基本特性，在此基礎上實現了一款PC端到目標機端的固化工具，保證固化數據有序可靠的固化至目標極端。

參考文獻

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作者簡介：張鋯（1988—），男，陜西西安人，主要研究方向：計算機科學與技術。