[发明专利]一种新型网络嵌入式设备实时通讯系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型网络嵌入式设备实时通讯系统。

背景技术

由于Internet技术已经被广泛应用，嵌入式设备采用TCP/IP协议簇实现与网络互联因此具有巨大的优势。传统的TCP/IP实现能够运行在具有不同带宽与误差率的各种互联技术上。但是，传统技术更多专注于在不同网络环境下通信的兼容性问题而非协议的资源消耗问题，运行一个完全TCP/IP实现至少需要数百KB的代码和数据内存。嵌入式感知节点为控制成本，具有典型的低资源特点，内存与计算资源有限。因此，考虑到实时性和低资源消耗的嵌入式应用需求，移植传统协议簇不是一个很好的选择。

发明内容

本发明是为了解决现有的TCP/IP协议的运行消耗资源较大，不能满足现有的嵌入式设备低资源的特点，并且不能实现实时通信的问题，提出的一种新型网络嵌入式设备实时通讯系统。

一种新型网络嵌入式设备实时通讯系统，它包括应用层、传输层、网络层、网络接口层和物理层，应用层由SNMP协议模块和HTTP协议模块组成；它的协议模块由PPP协议模块、IP协议模块、ICMP协议模块、UDP协议模块和TCP协议模块组成，PPP协议模块组成网络接口层和物理层，IP协议模块和ICMP协议模块组成网络层，UDP协议模块和TCP协议模块组成传输层；

所述PPP协议模块的核心是简化版PPP有限状态机，所述简化版PPP有限状态机用于在串行链路上建立网络连接，建立网络连接的过程包括废弃阶段、建立阶段、网络通信阶段和终止阶段，简化版PPP有限状态机的串行链路起始于废弃阶段，当有一个外部事件指示物理层已经准备就绪时，简化版PPP有限状态机前进到建立阶段，如果建立失败则返回废弃阶段，如果建立成功LCP进入打开状态，同时简化版PPP有限状态机进入到网络通信阶段，在网络通信阶段IPCP用于协商网络层配置，当IPCP达到打开状态时，简化版PPP有限状态机的串行链路能够传递IP数据包，简化版PPP有限状态机具有在任意时刻关闭网络通信的功能，关闭网络通信时进入终止阶段终止通信链路，在终止阶段，LCP通过交换终止包中断一个链接，此时简化版PPP有限状态机返回到初始的废弃状态。

本发明通过分析TCP/IP协议簇的通信机制，提出了基于模块化跨层设计方法，开发了一套适用于资源受限的嵌入式感知节点的实时通讯系统，根据对不同处理器的移植得出的性能评估验证了本发明小尺寸、低资源消耗的特性，实现了TCP/IP协议簇与网络的实时互联。本发明采用“模块化”的设计，每个协议块能够从通讯系统中轻松地增加和移除，并且协议块的每个功能成分也能增减，因此具有更好的兼容性和系统可扩展性；采用跨层设计的方法，扩展BSD消息机制，支持数据在用户空间和内核空间共享，减少数据复制次数以降低内存开销；采用静态的帧缓存预分配机制，简化BSD缓存管理机制。

附图说明

图1是本发明所述的通讯系统实现的协议模块；图2是PPP状态机的阶段图。

具体实施方式

具体实施方式一、一种新型网络嵌入式设备实时通讯系统，它能够兼容TCP/IP协议，它包括应用层、传输层、网络层、网络接口层和物理层，应用层由SNMP协议模块和HTTP协议模块组成；它的协议模块由PPP协议模块、IP协议模块、ICMP协议模块、UDP协议模块和TCP协议模块组成，PPP协议模块组成网络接口层和物理层，IP协议模块和ICMP协议模块组成网络层，UDP协议模块和TCP协议模块组成传输层；

所述PPP协议模块的核心是简化版PPP有限状态机，所述简化版PPP有限状态机用于在串行链路上建立网络连接，建立网络连接的过程包括废弃阶段、建立阶段、网络通信阶段和终止阶段，简化版PPP有限状态机的串行链路起始于废弃阶段，当有一个外部事件指示物理层已经准备就绪时，简化版PPP有限状态机前进到建立阶段，如果建立失败则返回废弃阶段，如果建立成功LCP进入打开状态，同时简化版PPP有限状态机进入到网络通信阶段，在网络通信阶段IPCP用于协商网络层配置，当IPCP达到打开状态时，简化版PPP有限状态机的串行链路能够传递IP数据包，简化版PPP有限状态机具有在任意时刻关闭网络通信的功能，关闭网络通信时进入终止阶段终止通信链路，在终止阶段，LCP通过交换终止包中断一个链接，此时简化版PPP有限状态机返回到初始的废弃状态。