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ARM7TDMI嵌入式系统中的Socket通信设计与实现
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更新于2024-06-28
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本篇毕业答辩论文深入探讨了基于ARM嵌入式系统的Socket通信设计。嵌入式系统作为一种结合了计算机技术、半导体技术和电子技术的创新平台,其在科学研究、工业设计、军事应用和自动化控制等领域扮演着日益重要的角色。随着网络通信技术的进步,嵌入式设备被赋予了连接网络的需求,以实现更高效的数据交换和远程控制。 论文的核心焦点在于以ARM7TDMI作为嵌入式开发的基础,选择LPC2200处理器作为ARM体系结构的代表,其强大的性能支持了TCP/IP协议的运行。ucLinux嵌入式操作系统被选为系统底层架构,它具备了必要的网络通信功能,可以进行适当的裁剪和定制以适应嵌入式环境。 在设计过程中,论文着重介绍了Socket通信机制,它是网络应用程序之间进行交互的关键接口,允许设备发送和接收数据包,执行如客户端与服务器之间的连接和数据传输等任务。通过调用Socket通信函数,作者构建了一个完整的通信框架,包括服务器端和客户端的功能实现,这使得嵌入式终端得以接入网络,彼此间能够进行有效的通信。 论文的实践部分详细描述了如何配置IP地址和端口,这是网络通信中的核心参数,确保了数据包准确地到达指定的设备。通过这种设计,嵌入式设备的网络接入能力得到了显著提升,不仅增强了设备的实用性,也拓宽了其应用场景,对推动嵌入式系统技术的发展具有重要价值。 关键词:嵌入式系统、ARM7TDMI、Socket、TCP/IP,共同构成了这篇论文的核心研究内容,展示了作者对于嵌入式网络通信设计的深入理解和实践经验。这份毕业论文不仅具有理论研究意义,也对实际工程应用提供了实用的指导,是ARM嵌入式系统领域的一次有价值的探索。
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合 可 以 极 大 地 增 强 网 络 的 智 能 化 与 灵 活 性 , 拓 展 通 信 功 能 , 从 而 实
现 各 种 通 信 系 统 之 间 的 互 联 互 通
[ 4 ]
。
1.4 选 题 的 目 的 和 意 义
传 统 的 数 据 传 输 和 通 讯 , 需 要 铺 设 专 用 的 介 质 和 电 缆 。 通 过 前
端 的 传 感 器 采 集 数 据 信 息 , 并 通 过 相 关 的 通 讯 协 议 进 行 数 据 传 输 。
比 如 我 们 经 常 使 用 的 CAN, 485 总 线 等 。 这 些 总 线 和 协 议 需 要 自 己 定
制 , 硬 件 设 备 需 要 自 己 设 计 开 发 , 面 向 的 对 象 不 同 , 解 决 的 设 计 问
题 不 同 , 主 要 面 向 专 业 设 计 开 发 , 由 于 技 术 上 的 门 槛 , 普 通 人 员 很
难 理 解 和 使 用 。
以 太 网 是 使 用 最 为 广 泛 的 网 络 , 由 于 标 准 的 统 一 , 硬 件 的 支 持
和 配 套 , 普 通 人 员 也 可 以 使 用 , 是 信 息 交 流 和 流 通 的 重 要 渠 道 。 因
此 , 基 于 嵌 入 式 系 统 , 设 计 开 发 网 络 应 用 产 品 具 有 重 要 的 意 思 。
( 1 ) 嵌 入 式 网 络 为 终 端 设 备 网 络 化 提 供 了 保 障
如 果 将 我 们 所 有 的 终 端 设 备 进 行 网 络 连 接 , 可 以 方 便 有 效 地 进
行 信 息 沟 通 和 数 据 共 享 , 同 时 也 为 管 理 者 提 供 了 一 种 有 效 的 管 理 方
式 。 移 动 办 公 设 备 很 方 便 的 将 我 们 连 接 在 一 起 , 无 论 何 时 何 地 , 增
强 了 我 们 的 相 互 沟 通 。
( 2 ) 嵌 入 式 网 络 技 术 为 工 业 控 制 领 域 设 备 的 发 展 提 供 动 力
基 于 嵌 入 式 系 统 的 网 络 技 术 ,随 着 嵌 入 式 技 术 的 迅 猛 发 展 ,也 得
到 了 广 泛 的 应 用 。 我 们 现 在 使 用 的 手 机 设 备 , 无 论 我 们 在 天 涯 海 角 ,
都 可 以 随 时 尽 心 交 流 和 沟 通 ; 家 庭 经 常 使 用 的 网 络 电 视 , 可 以 方 便
的 下 载 和 点 播 节 目 ; 网 络 课 堂 更 是 把 我 们 组 织 在 一 起 学 习 , 提 高 我
们 的 能 力 好 和 水 平 ; 网 络 会 议 可 以 让 我 们 处 在 不 同 地 域 的 人 组 织 在
一 起 讨 论 和 解 决 问 题 , 节 约 费 用 。 当 然 , 还 有 经 常 使 用 的 B2B 网 上
购 物 、 远 程 会 诊 等 等 。 真 不 敢 相 信 , 离 开 了 网 络 , 我 们 的 生 活 会 是
怎 么 样 。
在 工 业 控 制 方 面 ,嵌 入 式 网 络 可 以 有 效 可 靠 地 进 行 远 程 控 制 和 操
作 , 通 过 网 络 通 讯 模 块 进 行 协 议 的 转 换 , 各 个 控 制 对 象 可 以 独 立 为
嵌 入 式 网 络 的 一 个 终 端 , 这 种 控 制 可 以 做 到 有 效 、 可 靠 和 实 时 。
( 3 ) 嵌 入 式 网 络 为 家 庭 生 活 的 智 能 化 提 供 了 技 术 支 持
现 在 的 家 庭 都 已 经 离 不 开 网 络 。通 过 网 络 ,可 以 进 行 远 程 的 家 庭
监 控 , 我 们 经 常 使 用 的 家 用 电 器 。 我 们 可 以 把 家 庭 的 所 有 设 备 联 网 ,
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组 成 一 个 家 庭 智 能 中 心 , 可 以 很 方 便 的 通 过 网 络 进 行 控 制 。 这 种 网
络 的 设 计 和 开 发 基 本 都 是 基 于 嵌 入 式 技 术 的 。
基 于 嵌 入 式 系 统 的 网 络 通 讯 , 一 般 具 有 以 下 功 能 :
( 1 )嵌 入 式 网 络 以 Int er net 网 络 为 基 础 , 通 过 协 议 的 转 换 , 把
相 关 的 信 息 传 输 到 目 的 地 , 大 大 节 约 了 资 源 ;
( 2 ) TCP/I P 协 议 是 一 个 标 准 公 开 的 协 议 , 不 做 任 何 改 变 , 我 们
就 可 以 利 用 Web 浏 览 器 读 取 信 息 , 非 常 的 方 便 快 捷 ;
( 3) 客 户 机 根 据 信 息 的 需 求 状 况 , 获 得 相 关 的 信 息 , 并 且 能 够
自 由 的 处 理 , 并 能 够 显 示 处 理 结 果 ;
( 4) 信 息 的 显 示 有 多 种 方 式 , 通 过 计 算 机 技 术 处 理 成 文 字 、 图
象 、 表 格 等 形 式 , 并 且 还 能 够 实 时 的 自 动 更 新 , 在 设 备 的 终 端 上 最
好 相 关 记 录 , 更 加 方 便 有 效 的 进 行 控 制 和 操 作
[ 5 ]
。
1.5 课 题 研 究 范 围 及 要 达 到 的 技 术 要 求
课 题 是 基 于 ARM 的 嵌 入 式 sock et 通 信 设 计 , 研 究 的 范 围 包 含 :
ARM 上 u Cl inux 操 作 系 统 的 移 植 、 Linu x 下 socke t 通 信 的 建 立 、 交 叉
编 译 环 境 下 嵌 入 式 sock et 通 信 的 实 现 等 。 课 题 设 计 后 应 该 实 现 在 特
定 的 ARM7 平 台 上 运 行 嵌 入 式 uClin ux 操 作 系 统 , 顺 利 的 驱 动 网 络 设
备 运 行 , 完 成 在 ARM 7 开 发 板 和 PC 机 的 通 信 , 方 便 的 进 行 数 据 收 发 。
将 嵌 入 式 系 统 与 网 络 结 合 起 来 ,主 要 的 困 难 在 于 网 络 上 的 各 种 通
讯 协 议 对 于 计 算 机 的 存 储 器 , 运 算 速 度 等 的 要 求 比 较 高 , 而 嵌 入 式
系 统 中 除 部 分 32 位 微 处 理 器 外 ,大 量 存 在 的 是 8 位 和 16 位 的 微 处 理
器 ,如 果 要 支 持 TCP/ IP 等 Inte rnet 协 议 将 占 用 大 量 系 统 资 源 ,或 根
本 不 可 能 实 现
[ 6 ]
。 因 此 , 设 计 中 要 解 决 以 下 问 题 :
( 1 ) 如 果 要 移 植 操 作 系 统 , 选 择 什 么 操 作 系 统 , 才 最 适 合 ;
( 2 ) 如 何 使 开 发 板 驱 动 网 络 芯 片 工 作 ;
( 3 ) 如 何 建 立 交 叉 的 编 译 环 境 ;
( 4 ) 如 何 使 AR M 芯 片 上 具 有 TCP/ IP 协 议 的 网 络 环 境 ;
( 5 ) 如 何 用 So cket 来 建 立 网 络 的 通 信 。
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2 需 求 分 析
2.1 任 务 概 述
论 文 的 主 要 工 作 , 是 选 择 适 当 的 嵌 入 式 开 发 平 台 和 文 件 系 统 ,
建 立 交 叉 的 编 译 环 境 , 构 建 TCP/ IP 网 络 体 系 , 实 现 客 户 端 和 服 务 器
端 的 sock et 通 信 。
2.2 系 统 的 需 求 分 析
2.2.1 系 统 的 功 能 需 求
嵌 入 式 系 统 设 备 能 快 速 的 接 入 网 络 , 实 现 网 络 资 源 的 共 享 和 网
络 设 备 的 通 信 , 首 先 应 该 保 证 嵌 入 式 设 备 具 有 完 整 的 网 络 协 议 体 系
结 构 , 满 足 网 络 设 备 的 技 术 规 范 , 能 够 正 确 控 制 嵌 入 式 平 台 上 的 网
络 芯 片 , 可 以 完 整 的 接 收 和 发 送 数 据 。 嵌 入 式 设 备 还 具 有 网 络 设 备
标 识 , 也 就 是 嵌 入 式 设 备 有 自 己 唯 一 的 IP 地 址 , 只 有 这 样 , 才 能 完
成 Int er ne t 上 网 络 设 备 之 间 的 通 信 。
2.2.2 系 统 的 性 能 需 求
在 系 统 的 设 计 上 , 要 求 系 统 具 有 以 下 性 能 :
( 1 ) 实 时 性 : 嵌 入 式 设 备 具 有 足 够 的 反 映 速 度 , 能 快 速 的 接 收
来 自 网 络 设 备 数 据 , 并 作 出 快 速 的 反 应 ;
( 2 ) 稳 定 性 : 系 统 在 异 常 情 况 下 不 发 生 死 循 环 , 设 备 系 统 不 会
崩 溃 和 瘫 痪 ;
( 3 ) 可 扩 充 性 : 系 统 可 以 根 据 需 要 进 行 扩 充 , 能 够 新 的 通 信 技
术 或 新 的 通 讯 协 议 方 案 ( 程 序 ), 可 以 在 不 改 动 系 统 大 部 分 硬 件 的 情
况 下 , 其 实 现 新 的 功 能 ;
( 4 )易 维 护 性 : 在 设 备 发 生 数 据 灾 难 的 时 候 使 系 统 及 时 的 恢 复 ,
达 到 以 前 的 状 态 ;
( 5 ) 持 久 性 : 嵌 入 式 系 统 工 作 的 特 殊 性 , 以 及 各 种 特 定 工 作 环
境 的 具 体 要 求 , 系 统 必 须 能 够 稳 定 地 长 时 间 工 作 , 适 应 各 种 不 同 的
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