基于TCP/IP網絡技術的嵌入式系統的研究分析

姜 楠內蒙古民族大學網絡中心，內蒙古通遼 028000

基于TCP/IP網絡技術的嵌入式系統的研究分析

姜 楠
內蒙古民族大學網絡中心，內蒙古通遼 028000

摘 要在網絡通訊高速發展的今天，微電子工業的飛速進步是微處理器在工業和家庭多個領域中得到了應用，微處理器也就是我們常說的嵌入式系統。現階段，嵌入式系統還處于單獨使用過程，也就是將單個微處理器作為系統的核心，實現特定功能。

關鍵詞TCP/IP；嵌入式系統；網絡技術

信息技術的飛速發展使其在多個領域中都得到了廣泛的應用，并且許多領域的發展已經離不開對計算機的應用，其已經成為促進社會發展的關鍵。嵌入式系統發展過程中利用網絡實現數據的通信與控制，是人們所關注的話題。

1　嵌入式系統特點

嵌入式系統以應用為首要目的，在應用過程中需要控制、導體、通信等技術的支持，并且強調系統的整體性，適用于對系統成本、可靠性等方面有著嚴格要求的計算進系統。在系統中對其進行應用的主要目的是實現對計算機運行的動態監控與管理，輔助系統中其它設備完成運作，使所有設備能夠獨自完成自身的任務。

與通用計算系統相比，嵌入式系統具有以下特點。1）嵌入式系統做面對的對象指的是應用系統。通常系統都具有體積小、集成度高等特點，可以將CPU中的多板卡所完成的任務全部集成在芯片內，通過集中的方式使系統向靈活化、小型化方向發展，使其與網絡耦合性增強。2）嵌入式系統是信息技術與不同行業相互作用而形成的產物，這也注定了其是一個高度分散、資金密集的系統。3）嵌入式系統自身具有一定開發能力，在開發過程中需要有軟件環境和開發工具。4）嵌入式系統具有較長的生命周期，因為嵌入式系統和具體應用有機結合，升級時同樣需要同相應的產品同步進行。5）嵌入式系統使程序的可靠性和合理性都得到了提升，通常情況下嵌入是系統并不存放在磁盤中，而是存在固定的芯片存儲器中。

2　基于TCP/IP協議嵌入式系統框架

目前嵌入式系統的設計過程中所要面臨的主要問題是異種協議和網絡類型并存。但是，網絡具有良好的兼容性和擴展性將會使控制功能得到進一步加強，因此在嵌入式系統的發展中基于TCP/IP網絡技術進行發展是合理的。通過規范標準協議可以使系統的運行速度和穩定性等良好的性能得到進一步提高，并且可以實現對系統的遠程管理和控制等方面的需求。基于TCP/IP的嵌入式網絡控制系統總體框架如圖1所示。

圖1　總體結構圖

在圖1中，用戶層通過對互聯網和控制界面的應用指令發送給控制器，控制器處理信息，然后將處理后的信息發送給控制器，控制器對信息處理后，在將信息處理給執行器，最終將處理結構反饋給用戶。此結構在運行過程中對網絡強大的通訊功能進行了充分利用，從而使以太網在網絡傳輸過程中的透明度得到了進一步提高，在實際操作工程中補需要對信息網絡和控制網絡分開控制，這在一定程度上使網絡結構得到了簡化。

3　設計網絡層

嵌入系統的實現過程中的最關鍵的內容就是設計網絡層來實現數據之間的相互交互。因此，在設計軟件系統過程中需要應用多線程同步模型的方式，對硬件環境具有的優勢進行合理應用，從而將任務分配給Server和Client端，利用互聯網路實現數據的交互與傳輸，簡化了系統的通訊，降低了通訊成本。此外，通過多層功能模塊化，外部和內部用戶在對系統應用過程中都可以對系統進行訪問，通過系統邏輯完成應用系統拓展。設計網絡上通過分層系統構架實現。每一層都具負責相對獨立的功能，調用下層、服務上層。分層體系是系統的結構更加清晰，降低了耦合度，使系統變得更加合理。分層體系與軟件工程原則相符，簡化了開發環節，并且便于對系統進行調試。網絡層體系由上向下一共分為五層，分別是：1）應用層，其主要作用是對本體硬件和用戶的輸出和輸入數據進行處理，統一依據系統在運行過程中的需求對數據流層的接口進行調用，完成數據交互操作。2）數據流層，其主要負責數據流協議，包含的具體內容有數據包解析、抽象接口等內容。其中數據解析包括分隔數據包、連接數據包生產和驗證校正碼等。3）網絡層在應用過程中為數據流提供統一接口，對I/O中細節和傳輸協議實現了屏蔽。4）對象封裝層對操作系統的封裝以面向對象的方式進行，主要在統一類層次中完成對同一類功能內聚API的封裝，簡化了網絡層和接口調用。5）子系統層，該層是操作系統的一個重要組成部分，其包括了大量的API（應用程序接口），同時企業是SCF功能實現的基礎。

4　結束語

基于TCP/IP協議的嵌入式系統已經被廣泛的應用多個領域中，在應用過程中不難發現其具有傳輸速度快、操作便捷、成本低、覆蓋面廣等諸多優點，因此對其應用，得到了應用方的一致好評。在應用過程中對現有的網路架構進行利用，可以將該技術用于數據采集、網絡家電等多項領域中，由此可見，其具有良好的應用前景，應當對其應用進行推廣。

參考文獻

[1]趙曉君，崔建濤.基于實時的嵌入式TCP/IP協議棧平臺設計與實現[J].計算機測量與控制，2014（10）：3368-3371.

[2]曲娜.基于TCP/IP協議網絡通信自控系統設計[J].電腦編程技巧與維護，2015（21）：63-64.

作者簡介：姜 楠，所在院校為內蒙古民族大學網絡中心。

中圖分類號TP3

文獻標識碼A

文章編號2096-0360（2015）18-0026-02