摘 要：随着internet的迅速发展，tcp／ip协议在嵌入式系统中的实现，成为嵌入式internet发展的瓶颈。用asic设计tcp／ip协议器时，根据嵌入式应用的特点，将tcp／ip协议进行简化。从协议处理器简化宏状态转移图出发，根据tcp／ip协议的特点，设计微程序控制单元，该控制单元根据应用层、数据链路层、定时部分和数据通道中的状态信号和控制标志，完成对数据通道、定时部分的控制及与数据链路层、应用层通信的接口，来实现连接的建立、断开和异常情况的处理。
关键词：internet；tcp／ip协议；微程序控制
中图分类号：tn492 文献标识码：a 1 引言 因特网从出现到如今的巨大规模，其发展速度令人惊叹。因特网发展的原动力在于微电子技术的发展和标准化的tcp／ip协议，tcp／ip协议规定了网上传送数据的格式以及数据传送的方式和过程。目前，tcp／ip协议是在计算机操作系统的支持下，由软件来实现的。但是对于家用电器、移动电子设备等简单用户数据终端，即目前大量使用的8bit和一些16bit嵌入式系统来说，没有tcp／ip协议可以依附的硬件基础。因此，它们无法接入internet，限制了其更快的发展与更广泛的应用。为了使简单数据用户终端与internet相连，我们需要用asic设计tcp／ip协议器或设计成ip核嵌入到系统芯片内部[1]，来实现简单用户终端与internet共享数据资源。而tcp／ip协议处理器的控制部分是处理器的核心，它控制tcpdp协议处理器状态的转移及其对数据的处理、发送与接收，对tcp／ip协议处理器的性能优劣起决定作用。本文提出用微代码控制单元实现对协议处理器的数据路径和定时部分的控制，为实现简单用户数据终端的internet连接提供技术基础。 2 tcp／ip协议处理器控制部分的原理 tcp／ip协议处理器独立于传输媒质(如光纤、以太网和无线传输等)和用户应用，该处理器实现了tcp／ip协议簇中网络层和传输层的两种主要协议tcp和ip协议，而且根据嵌入式应用的特点，可以分别将tcp／ip协议简化，使它们用asic设计时所占的芯片面积减少，以降低成本。 ip提供一种不可靠的、五连接的数据传输服务，它只是尽力传送数据报，希望能到达主机，在网络中主要实现寻址和分段功能[2]。在大部分嵌入式internet中，由于只需传送一些简单的数据和命令，一般数据报的长度很小，足以适合在任何网络中传送，因此对于分段的功能可以裁减不要。在ip数据包头中，服务类型是指一些服务质量的参数，这些参数用于在特定网络指示所需要的服务，还有包括时间戳、安全和特殊路由等选项，在数据报中都可以没有。 tcp即传输控制协议，通过使用序列号和确认信息，为不同主机的进程之间提供可靠的数据传输。根据嵌入式系统应用的特点，只需要实现一个端口，并且还可以根据具体应用的情况将tcp状态机进行简化，简化后状态转移实现连接的被动建立与主动断开。 在上述简化条件下，经过简化后的tcp／ip协议处理器的宏状态转移图[3]如图1所示。 一开始协议处理器处于侦听状态，收到远程主机发送syn报文时，发送ack+syn报文，进入接收连接请求状态，接收数据包。收到ack报文时，进人数据传送状态，在这个状态中协议处理器可以与远程主机进行双向的数据传输，当接收到上层用户发出的close，就开始关闭，并发送fin报文，进入关闭等待1状态，接收到ack报文，到关闭等待2状态，接收到fin报文，发送ack报文，回到侦听状态等待被动打开。 控制部分的主要功能是：从应用层、数据链路层、数据通信的控制标志位和定时器接收状态转移信号，来实现处理器宏状态和微状态的转移，并实现对数据通道、定时部分的控制，完成应用层和数据链路层的通信接口；使定时部分正确对tcp／ip头长度、数据长度和重发进行定时，使数据通道对接收到的数据进行处理并取其tcp／ip头控制信息；使协议处理器能顺利地建立和撤销连接、接收、发送数据和对异常进行处理。 3 tcp／ip协议处理器的微程序控制 处理器控制部分可用微程序控制和硬布线控制来实现。硬布线控制方法是，寻找微操作控制信号的布尔代数表达式，化简表达式之后直接利用门电路、触发器等器件实现组成的有限状态机来实现控制逻辑。由于tcp／ip协议处理器的复杂性，采用硬布线来实现控制时，设计过程很复杂而且容易出错[4]。微程序控制方法的基本思想是：控制单元的每个状态周期应发出的控制信号由微程序控制单元发出一条微指令来完成，使整个
(湖南大学应用物理系，湖南 长沙 410082) |
摘 要：随着internet的迅速发展，tcp／ip协议在嵌入式系统中的实现，成为嵌入式internet发展的瓶颈。用asic设计tcp／ip协议器时，根据嵌入式应用的特点，将tcp／ip协议进行简化。从协议处理器简化宏状态转移图出发，根据tcp／ip协议的特点，设计微程序控制单元，该控制单元根据应用层、数据链路层、定时部分和数据通道中的状态信号和控制标志，完成对数据通道、定时部分的控制及与数据链路层、应用层通信的接口，来实现连接的建立、断开和异常情况的处理。
关键词：internet；tcp／ip协议；微程序控制
中图分类号：tn492 文献标识码：a 1 引言 因特网从出现到如今的巨大规模，其发展速度令人惊叹。因特网发展的原动力在于微电子技术的发展和标准化的tcp／ip协议，tcp／ip协议规定了网上传送数据的格式以及数据传送的方式和过程。目前，tcp／ip协议是在计算机操作系统的支持下，由软件来实现的。但是对于家用电器、移动电子设备等简单用户数据终端，即目前大量使用的8bit和一些16bit嵌入式系统来说，没有tcp／ip协议可以依附的硬件基础。因此，它们无法接入internet，限制了其更快的发展与更广泛的应用。为了使简单数据用户终端与internet相连，我们需要用asic设计tcp／ip协议器或设计成ip核嵌入到系统芯片内部[1]，来实现简单用户终端与internet共享数据资源。而tcp／ip协议处理器的控制部分是处理器的核心，它控制tcpdp协议处理器状态的转移及其对数据的处理、发送与接收，对tcp／ip协议处理器的性能优劣起决定作用。本文提出用微代码控制单元实现对协议处理器的数据路径和定时部分的控制，为实现简单用户数据终端的internet连接提供技术基础。 2 tcp／ip协议处理器控制部分的原理 tcp／ip协议处理器独立于传输媒质(如光纤、以太网和无线传输等)和用户应用，该处理器实现了tcp／ip协议簇中网络层和传输层的两种主要协议tcp和ip协议，而且根据嵌入式应用的特点，可以分别将tcp／ip协议简化，使它们用asic设计时所占的芯片面积减少，以降低成本。 ip提供一种不可靠的、五连接的数据传输服务，它只是尽力传送数据报，希望能到达主机，在网络中主要实现寻址和分段功能[2]。在大部分嵌入式internet中，由于只需传送一些简单的数据和命令，一般数据报的长度很小，足以适合在任何网络中传送，因此对于分段的功能可以裁减不要。在ip数据包头中，服务类型是指一些服务质量的参数，这些参数用于在特定网络指示所需要的服务，还有包括时间戳、安全和特殊路由等选项，在数据报中都可以没有。 tcp即传输控制协议，通过使用序列号和确认信息，为不同主机的进程之间提供可靠的数据传输。根据嵌入式系统应用的特点，只需要实现一个端口，并且还可以根据具体应用的情况将tcp状态机进行简化，简化后状态转移实现连接的被动建立与主动断开。 在上述简化条件下，经过简化后的tcp／ip协议处理器的宏状态转移图[3]如图1所示。 一开始协议处理器处于侦听状态，收到远程主机发送syn报文时，发送ack+syn报文，进入接收连接请求状态，接收数据包。收到ack报文时，进人数据传送状态，在这个状态中协议处理器可以与远程主机进行双向的数据传输，当接收到上层用户发出的close，就开始关闭，并发送fin报文，进入关闭等待1状态，接收到ack报文，到关闭等待2状态，接收到fin报文，发送ack报文，回到侦听状态等待被动打开。 控制部分的主要功能是：从应用层、数据链路层、数据通信的控制标志位和定时器接收状态转移信号，来实现处理器宏状态和微状态的转移，并实现对数据通道、定时部分的控制，完成应用层和数据链路层的通信接口；使定时部分正确对tcp／ip头长度、数据长度和重发进行定时，使数据通道对接收到的数据进行处理并取其tcp／ip头控制信息；使协议处理器能顺利地建立和撤销连接、接收、发送数据和对异常进行处理。 3 tcp／ip协议处理器的微程序控制 处理器控制部分可用微程序控制和硬布线控制来实现。硬布线控制方法是，寻找微操作控制信号的布尔代数表达式，化简表达式之后直接利用门电路、触发器等器件实现组成的有限状态机来实现控制逻辑。由于tcp／ip协议处理器的复杂性，采用硬布线来实现控制时，设计过程很复杂而且容易出错[4]。微程序控制方法的基本思想是：控制单元的每个状态周期应发出的控制信号由微程序控制单元发出一条微指令来完成，使整个
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