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TCP/IP协议在VxWorks嵌入式平台上的实现 作者：朱世宇 刘春雷 单位：重庆工业自动化仪表研究所 摘要：本文介绍了基于VxWorks嵌入式平台的TCP/IP协议在工业现场总线上的实现。根据对嵌入式设备网络连接的结构体系和协议层次的分析，详细阐述了在vxworks系统中如何建立和实现网络通信。 关键词：TCP/IP协议 VxWorks 嵌入式系统 Abstract: In this paper, an application of TCP/IP by VxWorks embedded system in the field bus of industrial is introduced. It give a total presentation of how to design net in VxWorks embedded system with the analysis of the architecture of embedded device net connection and protocol hierarchy. Keywords: TCP/IP VxWorks embedded system 0 引言 随着工业自动化的发展，工业现场总线上的数据量的交互越来越大，对数据传输的速度和可靠性要求越来越高。因此，网络通信已经逐渐开始成为工业现场总线应用的主流之一，也是嵌入式采集板与人机界面通信方法中常见的一种。 VxWorks是最早在其内核中加入TCP/IP网络协议的嵌入式实时操作系统，它提供了对其它网络和TCP/IP网络系统的“透明”访问，包括与BSD套接字兼容的编程接口。 1 VxWorks简介 VxWorks是由Wind River 公司开发的一种强实时性嵌入式操作系统，支持Motorola、PowerPC、ARM等多种嵌入式CPU。它以良好的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空和航天等领域中。Wind River 同时提供了集成开发环境Workbench，用户可以通过图形界面方便地对VxWorks的内核进行配置。Workbench还集成有编译器并提供动态下载、远程源级调试等功能，非常适合交互式开发。 2 底层驱动的实现 VxWorks操作系统实现网络层、传输层和应用层协议，网络接口控制芯片来实现物理层和链路层协议。网络体系结构和协议分层如图1所示。 图1 网络协议分层示意图 VxWorks支持常见的几种网卡和网口芯片：如NE2000和Intel82557等，只需要定义几个宏，系统就会在启动时自动加载底层驱动；此外Wind River公司还提供了通用模板，只需奥做适当的改动，就可以使系统支持其它的网口芯片。在实际的设计过程中，我们采用HR61H50L作为网络隔离器，采用AM79C874作为以太网控制器，完成网络物理层和链路层的设计与实现。 3 网络通信的实现 VxWorks完全支持BSD socket，可以使用TCP和UDP两种通信形式。TCP和UDP是两种不同的传输协议。UDP 是User Datagram Protocol的简称，中文名是用户数据包协议，是 OSI 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。 TCP是Transmission Control Protocol 传输控制协议，是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议。 两者之间的区别主要在于对传输数据的可靠性保证。UDP追求最短时间内的快速传输数据包，可靠性低而速度快。TCP追求高可靠性，而导致在某些环境中传输速度较慢。 下面介绍TCP传输协议在VxWorks下的编程步骤。 3.1 建立流程 在网络通信中，要建立TCP传输协议的服务端，首先要创建一个侦听用套接字。在VxWorks中，创建侦听用套接字需要调用socket()函数。其作用是建立一个套接字并返回这个新建立的套接字的描述符。在创建套接字时，需要设定通信协议类型，分别为：连接（数据流）型，电报（UDP）型和最基础（raw）型。本文使用的是连接（SOCK_STREAM）型。当套接字使用socket()创建后，它只是属于某种网络地址的类型，而没有真正和网络地址绑定。这时需要与本地地址相绑定。 绑定地址，是指将网络地址绑定到指定的套接字，使其他套接字可以连接它。绑定所用的函数为bind()。在调用前，首先要建立本地地址，需要用到sockaddr_in结构体。sockaddr_in结构体由sin_family、sin_port、sin_addr、sin_zero四部分组成，分别是地址家族（一般为AF_INET）、存储端口号、存储IP地址、保留的空