基于DSP的上网方案的软硬件设计与实现

包，收到IP包后，首先判断其版本号、
　　
　　数
　　
　　
　　
　　据长度、目的地址、检验和是否正确，再根据ＩＰ首部的协议类型字段的值交给相应的上层协议处理；ｉｐｏｕｔ．ｃ负责发送ＩＰ数据包，接收上层协议传递下来的数据，加上２０字节的ＩＰ首部，正确设置源ＩＰ地址和目的ＩＰ地址、协议类型，计算检验和，交给下面的链路层发送。ＰＣ机上的ＩＰ数据包，当它的长度超过网络的ＭＴＵ时，允许对它分段；在ＤＳＰ中，则不支持ＩＰ数据包分段，也不支持ＩＰ选项字段。ＩＣＭＰ协议负责传递差错报文以及其它需要注意的信息，且由ＩＣＭＰ首部８位的类型字段和８位的代码字段决定信息的种类。在ＤＳＰ中只实现了对回显请求（类型代码为８０）报文的处理，从ＩＰ层收到ＩＣＭＰ包后，判断其类型代码段是否为８０。如果是，将这两个字段设置为００（回显应答），计算检验和，再交给ＩＰ层发送；如果不是，则予以丢弃。从而实现了对ｐｉｎｇ功能的支持。
　　
　　图4
　　
　　在运输层实现了ＵＤＰ和ＴＣＰ。
　　
　　ＵＤＰ协议是一种面向无连接的不可靠的协议，用两个文件ｕｄｐｉｎ．ｃ和ｕｄｐｏｕｔ．ｃ来实现。ｕｄｐｉｎ．ｃ实现对ｕｄｐ包输入的处理，判断其端口号、检验和是否正确，正确则将其数据交给相应端口的应用程序，不正确则丢弃；ｕｄｐｏｕｔ．ｃ实现对ｕｄｐ包输出的处理，从应用程序接收数据，设置相应的源端口号和目的端口号，再交给ＩＰ层发送。值得注意的是，计算ＵＤＰ包的检验和与计算ＩＰ包的检验和是不一样的，ＩＰ包的检验和只覆盖了ＩＰ包的首部，而ＵＤＰ包的检验和则覆盖了ＵＤＰ包的首部和所有的数据。ＵＤＰ包计算检验和时还引入了一个１２字节的伪首部，包括４字节的源ＩＰ地址、４字节的目的ＩＰ地址、１字节的零段、１字节的协议段和两字节的检验和，其目的是让ＵＤＰ两次检查数据是否正确地到达了目的地。ＴＣＰ协议与ＵＤＰ协议虽然同是运输层协议，但是它提供一种面向连接的可靠的字节流服务。ＴＣＰ协议是所有协议中最复杂、也是最难实现的一块，主要由ｔｃｐｉｎ．ｃ、ｔｃｐｏｕｔ．ｃ、ｔｃｐｔｉｍｅｒ．ｃ和ｔｃｐｓｔａｔｅｍ．ｃ四个文件分块实现，并根据具体应用的需要进行简化。ＴＣＰ的控制块ｔｃｂ用结构体来实现，每一个ｔｃｂ包含一条ＴＣＰ连接的所有控制和状态信息，全部的ｔｃｂ形成了一个双向链表，有利于在所有ＴＣＰ连接中进行搜索。ｔｃｐｔｉｍｅｒ．ｃ负责管理ＴＣＰ协议中的各种状态信息，它内含前向后向指针，使之形成定时器超时，ＰＣ机上的ＴＣＰ协议包含快慢两个定时器，这里仅仅实现了一个５００ｍｓ的慢速定时器，因为没有快速定时器，所以不支持ＡＣＫ报文延迟，收到一帧即立即发送ＡＣＫ；ｔｃｐｓｔａｔｅｍ．ｃ是ＴＣＰ的状态机函数，根据ＴＣＰ连接所处的不同状态以及发生的事件来决定ＴＣＰ连接的状态变迁；ｔｃｐｏｕｔ．ｃ负责ｔｃｐ报文的发送，典型的发送过程是当接收到上层应用程序的数据时，首先发送ＳＹＮ帧，与目标节点三次握手建立连接，之后加上ＴＣＰ首部，交给下层ＩＰ模块发送，并通过重传定时器实现超时重发、持续定时器发送窗口探测帧等功能，待所有数据发送完毕并得到确认后发送ＦＩＮ帧，通过四次握手关闭连接，ｔｃｐｏｕｔ．ｃ还可在不同状态和事件下被其它程序调用发送ＡＣＫ帧、ＲＳＴ帧等其它ＴＣＰ报文；ｔｃｐｉｎ．ｃ负责接收从下层ＩＰ模块接收到的ＴＣＰ数据包，并根据ＴＣＰ连接的状态信息以及ＴＣＰ首部的各个标志位进行分支处理，将数据交给对应端口的上层应用程序，并调用其它函数实现对ＴＣＰ包的响应和状态变迁。在ＰＣ机上往往可以同时维护多条ＴＣＰ连接；但在ＤＳＰ上，由于ＤＳＰ速度和ＲＡＭ容量的限制，只支持一条ＴＣＰ连接；这样大大简化了程序的复杂度，同时也满足了实际需要，如果今后有需要，还可以进行扩展。综上所述，ＴＣＰ／ＩＰ协议的具体处理流程如图４所示。
　　
　　本文通过ＤＳＰ与网卡的硬件接口的设计及编程，使ＤＳＰ实现了基于以太网的ＴＣＰ／ＩＰ通信，从而使ＤＳＰ可以通过网线进行联网，并可以实时地与计算机进行通信，交换大量的数据和控制信息。本文所介绍的技术已经在作者参加的国家"９７３"项目"复杂自然环境时空定量信息的获取与融合处理的理论与应?quot;的硬件设计中得到应用，并运行良好。
　

《基于DSP的上网方案的软硬件设计与实现(第3页)》