基于DSP網(wǎng)絡(luò)中的TCP/IP協(xié)議研究

　　1 引言



　　對(duì)于以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心的局域網(wǎng)絡(luò),在深入了解網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)的工作原理基礎(chǔ)上,可以自己制訂一套通信協(xié)議,通過對(duì)網(wǎng)卡直接編程,實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)任意站點(diǎn)之間的通信而完全拋開網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。但是,如何拋開接口控制卡實(shí)現(xiàn)DSP網(wǎng)絡(luò)與PC機(jī)之間的直接通信,從而使以DSP為核心的處理系統(tǒng)與Internet無縫對(duì)接呢?TCP/IP協(xié)議是Internet的基礎(chǔ),也是PC機(jī)網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的核心,本文通過對(duì)TCP/IP協(xié)議的具體分析,解決了以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心的局域網(wǎng)絡(luò)DSP端的IP地址問題,實(shí)現(xiàn)了DSP與PC機(jī)之間的UDP協(xié)議通信,從而將DSP處理系統(tǒng)帶進(jìn)一個(gè)新的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。



2 研究方法與步驟



　　TCP/IP協(xié)議是成熟的,關(guān)鍵是如何應(yīng)用到以DSP為核心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中并解決什么問題。基本的研究方法是:PC機(jī)端基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),可以使用Visual C++、運(yùn)用應(yīng)用編程接口(API)編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序,DSP端則對(duì)網(wǎng)卡直接操作,直接對(duì)PC機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)包解包分析,理論資料與實(shí)踐結(jié)果相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充,從而DSP端也能按照TCP/IP協(xié)議正確打包和發(fā)送,最后實(shí)現(xiàn)DSP機(jī)的IP尋址及PC機(jī)與DSP機(jī)網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層上的通信。主要分三步進(jìn)行研究:



　　(1)研究TCP/IP協(xié)議結(jié)構(gòu),熟悉數(shù)據(jù)包按照協(xié)議進(jìn)行封裝和分用的過程以及各種具體協(xié)議的首部格式。


　　(2)在DSP端和PC機(jī)之間實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳送,應(yīng)用ARP(地址解析協(xié)議)給DSP機(jī)賦予IP地址,應(yīng)用ICMP(INTERNET控制報(bào)文協(xié)議)驗(yàn)證IP地址,這是鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的問題。


　　(3)在DSP端和PC機(jī)之間實(shí)現(xiàn)UDP協(xié)議通信,這是傳輸層的問題。



3 DSP端網(wǎng)絡(luò)接口的IP地址



　　互聯(lián)網(wǎng)上的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口都有一個(gè)IP地址,而在DSP端,網(wǎng)絡(luò)接口只有一個(gè)物理地址,如何賦予它一個(gè)IP地址并且通知PC機(jī),從而PC機(jī)可以根據(jù)IP地址給DSP發(fā)送報(bào)文呢?這就需要用到TCP/IP協(xié)議族中的地址解析協(xié)議(ARP),它為32位的IP地址和數(shù)據(jù)鏈路層使用的任何類型地址提供映射。實(shí)際的過程是這樣的:



　　(1)首先給DSP網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)工作點(diǎn)分配一個(gè)虛擬的IP地址;


　　(2)PC機(jī)以廣播方式給DSP網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)工作點(diǎn)發(fā)送一份ARP請(qǐng)求,ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀中包含目的主機(jī)的IP地址;


　　(3)DSP收到這份廣播報(bào)文后,識(shí)別出這是發(fā)送端在詢問它的IP地址,于是發(fā)送一個(gè)ARP應(yīng)答,這個(gè)ARP應(yīng)答包含該網(wǎng)絡(luò)接口的IP地址和物理地址,于是,這樣就實(shí)現(xiàn)了IP地址和物理地址的一一對(duì)應(yīng),也就是,PC機(jī)知道了DSP網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)工作點(diǎn)的物理地址對(duì)應(yīng)的IP地址。



4 DSP與PC機(jī)的UDP通信實(shí)現(xiàn)



　　首先用一臺(tái)DSP機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP機(jī)端到端的通信,分兩步進(jìn)行:(1)PC機(jī)發(fā)送,DSP機(jī)接收;(2)DSP機(jī)發(fā)送,PC機(jī)接收。



　　PC機(jī)端操作平臺(tái)基于Windows,使用Windows層操作,對(duì)于用戶來說不需要清楚數(shù)據(jù)是如何傳輸?shù)?DSP端對(duì)網(wǎng)卡直接操作,關(guān)鍵問題是要清楚TCP/IP協(xié)議下數(shù)據(jù)包的格式,這樣才能正確地分解出PC機(jī)發(fā)過來的消息,也才能正確地打包數(shù)據(jù)發(fā)給PC機(jī)。



　　在PC機(jī)上,制作了一個(gè)對(duì)話框,對(duì)話框能夠?qū)崿F(xiàn)查詢自己所在主機(jī)的IP地址,并且用戶可以指定一個(gè)范圍為1024~4999的目的端口用作發(fā)送數(shù)據(jù)所到達(dá)的接收進(jìn)程,同時(shí)指定一個(gè)在5000~65535的源端口號(hào)用于接收數(shù)據(jù),在DSP端,則可以直接讀出數(shù)據(jù)包每一個(gè)字節(jié)的16進(jìn)制數(shù),然后對(duì)照IP和UDP首部格式分析每一個(gè)字段的含義,并分解出消息,從而也為DSP端使用UDP協(xié)議正確打包IP數(shù)據(jù)報(bào)提供依據(jù)。具體工作流程及源程序有興趣的讀者可以與筆者聯(lián)系。在試驗(yàn)中筆者用DSP機(jī)發(fā)送了三個(gè)消息:Hello!Welcome!Good morning!PC機(jī)都正確收到并顯示出來。



5 結(jié)論



　　在信息時(shí)代的今天,Internet技術(shù)將不會(huì)僅僅局限于人與人(或團(tuán)體)之間信息的交流。例如E-mail、WEB瀏覽等,或者僅僅停留在企業(yè)與企業(yè)及與個(gè)人在商務(wù)方面的信息交換上,例如電子商務(wù)e-business等,Internet技術(shù)將會(huì)深入到人們?nèi)粘Ｉ�活和工作的電子設(shè)備中,而且勢(shì)不可擋。各國(guó)信息界同仁都在關(guān)注并研究電子設(shè)備與Internet的連接問題,DSP網(wǎng)絡(luò)中的TCP/IP協(xié)議研究解決了以DSP為核心的處理系統(tǒng)與Internet的連接問題,為DSP設(shè)備的應(yīng)用開辟了更為廣闊的前景。


摘：儀器儀表學(xué)報(bào)第3期增刊