嵌入式系统首先是一个实时系统,它具有实时系统的特点,即能够确定及时响应事件,系统响应外界不定事件不仅要快,而且要确定,即系统响应时间要求是确定的和可预测的。随着Internet的快速发展,TCP/IP作为事实上的标准,正逐渐受到更方面的关注和研究。如何把实时领域的技术应用到TCP/IP,完善、发展TCP/IP技术,使之适合嵌入式应用,已成为国内外都比较感兴趣的方向。作为大多数嵌入式系统组成部分的网络通讯协议组件TCP/IP协议,也需要达到实时性要求。传统的TCP/IP协议实现在实时性方面做得不太好,把大量的精力放在保证数据传送的可靠性以及数据流量的控制方面上。另外,传统的TCP/IP的实现过于复杂,需占用大量系统资源,而嵌入式应用的系统资源往往都比较有限。为嵌入式系统提供支持的TCP/IP协议,为满足嵌入式系统实时、资源有限和规模可大可小的特点,应具有很好的实时性和一定的可裁减性,代码尽可能地精简。系统的工作过程为:由模拟摄像头采集到的模拟视频信号(PAL制式或NTSC制式)经TVP5145处理后转换为数字视频信号(YUV4:2:2格式);YUV4:2:2数字信号进入帧缓存AL440B,待完成一帧视频图像的A/D转换后启动DSK的EDMA通道将该帧数据读入DSK中进行MPEG4格式的视频压缩处理;处理后的帧数据经过DSK的HPI接口被S3C44B0X读入网络传输控制子板的SDRAM中并通过该子板上的以太网控制器RTL8019AS将帧信号打包后发往互联网。本文主要实现其中的网络传输控制模块,该模块主要实现的功能是实现的功能是将由视频压缩模块处理后得到的视频数据进行打包发往互联网。本文主要的设计内容有:熟悉以SAMSUNG S3C44B0X为核心的嵌入式开发平台;熟悉ARM公司的开发IDE ADS的使用方法;掌握ARM体系下的程序设计方法;因为整个系统比较复杂,涉及到多任务管理,因此需要使用嵌入式操作系统。将实时嵌入式操作系统μCOS-II移植到该平台上;编制与DSP通讯程;在μCOS-II上实现TCP/IP协议栈,网络编程。此课题应用于基于TCP/IP网络的视频实时监控,涉及到网络通信技术、多媒体技术、视频压缩技术,实现对图像、视频和数据的实时监视和控制,同时包括服务质量的保证,较强的安全性和一定的网络管理功能。整个系统建立在比较完善的Intranet基础上,可以充分利用现有的物理网络,具有较强的适应性和延展性。 Internet支持许多应用和不同的连接方式,任何一种应用都需要底层协议的支持,需要确定支持特定应用的底层协议;目前普遍使用的网络环境有以太网、令牌环网以及串行链路等。根据系统运行的网络环境,确定数据链路层协议。例如:当选择以太网作为系统运行的网络平台时,那么数据链路层的协议就是以太网链路层协议。假如嵌入式web服务器能够提供www服务,并选择以太网为其运行的网络环境,至少需要实现:应用层上负责Web页面请求和应答的HTTP协议;位于传输层上保证数据进行传输的TCP或UDP协议;位于网络层上进行数据传输的IP协议;位于链路层上实现32位IP地址到48位网卡地址转换的ARP协议以及网卡的驱动程序。本文首先对嵌入式TCP/IP的特点和发展动态进行了介绍,接着介绍了嵌入式TCP/IP网络产品的特点;介绍了μC/OS II的特点:[1]内核是完全免费的,用户不需要支付任何费用,有利于降低系统开发成本。[2]它的源代码是公开的,并且仍在不断的升级,增加新功能。源代码的开放可以使得用户根据实际要求对源代码进行取舍,去掉不必要的变量和不使用的函数,提高系统性能。另外,由于对系统内核有源代码级的了解,用户可以添加自己的模块,与原有系统内核兼容,使得系统具有可扩展性。[3]系统内核实用性强、可靠性高。从最老版本的μCOS ,以及后来的μC/OS II,到最新版本的μC/OS II,该实时内核已经走过了近10年的历程。[4]操作系统内核对处理器以及ROM、RAM资源的要求不高,有利于移植。介绍了设计时的一些技术考虑:“零拷贝”技术及“一次<WP=3>拷贝”技术,紧急数据处理技术,紧急缓冲区预留技术,数据的延迟发送问题等;然后对TCP/IP协议族的一些基本协议如ARP、IP、TCP、UDP等协议做了详细分析,根据μC/OS-Ⅱ操作系统的一些特点,在不违反协议标准的前提下,对这些协议加以改进和修改,可以让实时性得到提高,尽可能少的占用存储空间,能满足嵌入式系统应用的要求。基于以太网卡的链路层协议实现,设计中采用的时比较成熟的以RealTek公司生产的RTL8019AS芯片为核心的全双工以太网卡,通过以太网管理任务函数EthernetTask()实现上层协议与以太网卡驱动程序之间的接口;ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)是某些网络接口(如以太网和令牌环网)使用的特殊协议,ARP地址解析的功能是为32bit的IP地址和数据链路层使用的硬件地址提供动态映射; IP(Internet Protocol)是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP以及IGMP都以IP数据报的格式传输。IP提供不可靠的无连接的数据报传动服务;UDP(用户数据报)协议,是面向无连接的,它提供高效率的服务;TCP协议是建立在IP层协议上的,与UDP协议所不同的式,TCP协议提供了最基本的可靠性技术:确认和超时重传,流量控制和拥塞控制。系统中Embedded Web Server功能的实现是通过任务Webserver来完成的,它负责实现与客户端间的通信,处理H