Linux是一种很受欢迎的操作系统，与UNIX系统兼容，开放源代码。它原来被设计为桌面系统，现在广泛运用于嵌入式设备。uCLinux正是在这种氛围下产生的。在uCLinux这个英文单词中，u表示Micro,是“小”的意思；C表示Control，是“掌握”的意思，以是uCLinux便是Micro-Control-Linux，字面上的理解便是“针对微掌握领域而设计的Linux系统”。它也是针对无MMU（内存管理单元模块）的微处理器设计的操作系统。S3C4510B便是属于该类的微处理器。
Samsung公司的S3C4510B是基于以太网运用系统高性价比16/32位RISC微掌握器，内含一个由ARM公司设计16/32位ARM7TDMI RISC处理器核。ARM7TDMI为低功耗、高性能的16/32核，最适宜用于对价格及功耗敏感的运用处所。除了ARM7TDMI核以外，S3C4510B还有许多主要的片内外围功能模块，个中就有1个以太网掌握器，用于S3C4510B系统与其它设备的网络通信工程。在S3C4510B的网络掌握平台上移植了uCLinux操作系统，并在这个嵌入式平台上实现网络掌握的各项功能。本文的阐述的网络通信工程便是个中最紧张的功能。
1 基于S3C4510B以太网电路的设计思路与实现
作为一款精良的网络掌握器，基于S3C4510B的系统若没有以太网接口，其运用代价就会大打折扣，因此，就全体系统而言，以太网接口电路应是必不可少的，但同时也是相对较繁芜的。从硬件的角度看，以太网接口电路紧张由MAC掌握器和物理层接口（Physical Layer,PHY）两大部分构成。
S3C4510B内嵌一个以太网掌握器，支持媒体独立接口（Media Independent Interface,MII）和带缓冲DMA接口（Buffered DMA Interface,BDI），可在半双工或全双工模式下供应情报0M/100Mbps的以太网接入。在半双工模式下，掌握器支持CSMA/CD协议，在全双工模式下支持IEEE802.3MAC掌握层协议。因此，S3C4510B内部实际上已包含了以太网MAC掌握，但并未供应物理层接口，故需外接一片物理层芯片，以供应以太网的接入通道。
常用的单口10M/100Mbps高速以太网物理层接口器件紧张有RTL8201、DM9161等，均供应MII接口和传统7线制网络接口，可方便地与S3C4510B接口。以太网物理层接口器件紧张功能一样平常包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX编码/解码器和双绞线媒体访问单元等。
在该设计中，利用DP9161作为以太网的物理层接口。DM9161是一款低功耗、高性能的CMOS芯片，支持10M和100M的以太网传输，它起编码、译码输入和输出数据的浸染。它与S3C4510B的引脚连线如图图1所示。
由于S3C4510B片内已民用有带MII接口的MAC掌握器，而DM9161也供应了MII接口，各种旗子暗记的定义也很明确，因此DM9161与S3C4510B的连接时序衔接，可以达到很好的网络旗子暗记通报的目的。图2为DM9161在本系统中的实际运用电路（图中右下方的1、2、3以及14、15、16分别与网络隔离变压器相应引脚相连）。
S3C4510B的MAC掌握器可通过MDC/MDIO管理接口掌握多达斡尔1个DM9161，每个DM9161应有不同的PHY地址（可从00001B～11111B）。当系统复位时，DM9161锁存引脚9、10、12、13、15的初始状态作为与S3C4510B管理接口通信工程的PHY地址；但该地址不能设为00000B，否则DM9161进入掉电模式。
旗子暗记的发送和吸收端应通过网络隔离变压器和RJ45接口接入传输媒体，实际运用电路如图书室所示。
图2
2 Linux下的网络编程协议剖析
Linux下的TCP/IP网络协议栈的各层之间是通过一系列相互连接层的软件来实现Internet地址族的，构造层次如图4所示。
个中BSD socket层由专门用来处理BSD socket的通用套接字管理软件来处理，它由INET socket层来支持。INET socket为基于IP的协议TCP和UDP管理传输端点。UDP（用户数据报协议）是一个无连接协议，而TCP（传输掌握协议）是一个可靠的端对端协议。传输UDP包的时候，Linux不知道也不关心它们是否安全到达了目的地。TCP则不同。在TCP连接的两端都须要加上一个编号，以担保传输的数据被精确吸收。在IP层，实现了Internet协议代码，这些代码要给传输的数据加上一个IP头，并且知道如何把传入的IP包送给TCP或者UDP协议。在IP层以下，便是网络设备来支持所有的Linux网络事情，如PLIP、SLIP和以太网。
3 uClinux环境下的socket编程
网络的socket数据b传输是一种分外的I/O，socket也是一种文件描述符，也具有一个类似文件的函数调用socket。该函数返回一个整型的socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该socket函数实现的。常用的socket类型有两种：流式socket和数据报式socket。两者的差异在于：前者对应于TCP做事，后者对应于UDP做事。
3．1 uCLinux中socket编程中用到的函数
（1） socket函数
为了实行I/O，一个进程必须做的第一件事情便是调用socket函数，指定期望的通信协议类型（利用IPv4的TCP、利用IPv6的UDP、Unix域字节流协议等），其函数构造如下：int socket(int family,int type,int protocol);
/返回：非负描述字—成功，-1—出错/
代码中的family指明协议族。套接口的类型type是某个常值。一样平常来说，函数socket的参数protocol主设置为0，socket函数成功时返回一个小的非负整数值。为了得到这个数值，我们指定协议族（IPv4IP、v6或Unix）和套接口类型（字节流、数据报或原始套接口）。
（2）connect函数
TCP客户用connect函数来建立一个与TCP做事器的连接。
Int connect(int sockfd,const struct sockaddr servaddr,socklen_t addrlen);/返回：0—成功，-1—出错/
Sockfd由socket函数返回数值，第二、第三个参数分别是一个批晌套接口地址构造的指针和该构造的大小。套接口叶址构造必须含有做事器的IP地址和端口号。
（3）bind函数
函数bind给套接口分配一个本地协议地址。对付网际协议，协议地址是非颠倒2位IPv4地址16位的TCP或UDP端口号的组合。
Int bind(int sockfd,const struct sockaddr myaddr,socklen_t addrlen);/返回：0—成功，-1—出错/
第二个参数量个指向特定于协议地址构造的指针，第三个参数是该地址构造的长度。对付TCP，调用函数bind可以指定一个端口，指定一个IP地址。可以两者都指定，也可以一个也不指定。
（4）listen函数
函数listen仅被除数TCP做事器调用。它做两件事宜事情，当函数socket创建一个套接口时，被假设为一个主动套接口。也便是说，它是一个将调用connect发起连接的客户套接口，函数listen将未连接的套接口转换成被动套接口，指示内核应接管指向此套接口的连接要求。根据TCP状态转换调用函数listen导致套接口从CLOSED状态转换到LISEN状态。函数的第二个参数规定了内核为此套接口排队的最大连接个数。
Int listen(int sockfd,int backlog);
/返回：0—成功，-1—出错/
一样平常来说，此函数应在调用函数socket和bind之后，调用函数accept之前调用。
（5）accept函数
accept函数由TCP做事器调用，从已完成连接行列步队头返回下一个已完成连接。若已完成连接行列步队为空，则进程就寝。（假定套接口噗缺省的壅塞办法）
int accept(int sockfd,struct sockaddrcliaddr,socklen_taddrlen);/返回非负数值—OK，-1—出错/
参数cliaddr和addrlen用来返回连接对方进程（客户）的协议地址。Addrlen是结果参数，调用前，将由addrlen所指示的整数值置为由cliaddr所旨的套接口地址构造的长度，返回时，此整数值即为由内核存在此套接口地址构造内的准确字节数。
3．2 uClinux中网络通信编程的实现
在uCLinux中进行socket编程，一样平常按照图书资料所示流程编写网络运用程序。
除了熟习前文提出的函数外，还应知道两个主要的数据构造。由于在打算机中，数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先和低位字节优先。在互联网上，数据因此高位字节优先顺序传输的，以是对付在内部以低位字节优先办法存储的数据，须要进行转换才能在互联网上传输。
struct sockaddr:用来保存socket信息
struct sockaddr{unsigned short sa_family;/地址族，AF_xxx/
char sa_data[14]; /14字节的协议地址/}；
struct sockaddr_in;和来进行数据类型的转换
struct sockaddr_in{
short int sin_family; /地址族/
unsigned short int sin_port; /端口号/
sruct in_addr sin_addr; /IP地址/
unsigned cha sin_zero[8]; /添补0，以保持与struct sockaddr同样大小/}；
至此，可经编出uCLinux的网络通信工程程序。在此给出部分uCLinux下实现网络通信源代码及其Makefile文件的编写实例。
main函数中部分代码如下：
int sockfd;
unsigned int uiip;
char szsendbuf[1024];
char head[8];
intphead=head+4,nsize=1024,allsize=0;
struct sockaddr_in servaddr;
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/创建socket/
bzero(&servaddr,sizeof(struct sockaddr_in));
servaddr.sin_family=AF_INET;
servaddr.sin_port=8888;//htons(8888); /指定通信端口/将命令行输入的字符串IP转换为connect函数可识别的整数uiip。本来在Linux上开拓时可以利用C库函数inet_pton,但在uCLinux的库中不支持该函数，因此只好自己实现该函数的功能。
aiptoi如下所示：
aiptoi(argv[1],&uiip);
servaddr.sin_addr.s_addr=uiip; /指定连接的对端IP/
connect(sockfd,(struct sockaddr)&servaddr,sizeof(struct sockaddr));
/连接对端吸收代码/
fp=fopen(\公众kongzhi.htm\"大众,\公众r\公众); /打开掌握页面/
while(nsize==1024)
{bzero(szsendbuf,1024); /每次从文件中读取巧024个字节发送出去，若读出少于1024字节结束/
nsize=phead=fread(szsendbuf,1,1024,fp);/从文件中读取并填入发送BUFFER中/
write(sockfd,head,8);/发送协议头/
nsize=write(sockfd,szsendbuf,nsize);/发送/}
fclose(fp);
uCLinux中的Makefile需做的修正如下：
CC=gcc
COFF2FLAT=/uclinux/coff2flt-0.3/coff2flt
CFLAGS=-I/uclinux/uC-libc-pic/include
LDFLAGS=/uclinux/uC-libc-pic/libc.a
ethernet:Ethernet.o
$(CC)-o $@.coff ethernet.c $(CFLAGS)$(LDFLAGS)
$(COFF2FLAT)-o Ethernet ethernet.coff
cp Ethernet /Ethernet
clean:
rm -f Ethernet Ethernet.o
须要把稳的是：①uCLinux中不带有pthread库，在编写网络程序要牢记；②在uCLinux环境下，处理器（硬件）和内核黄素（软件）均不供应内存管理机制，以是程序的地址空间等同于内存的物理地址空间。在程序中可直接对I/O地址进行操作，而不须要申请和开释I/O空间，但须要用户自己来检讨所操作的I/O地址的占用情形。
结语
由于网络通信工程广泛运用在嵌入式设备中，以往的文章只是泛泛地阐述网络通信设计的某一个方面。本文结合实际工程项目，从硬件电路的搭建、运用软件的设计要点。这对付在嵌入式设备中，特殊是基于uCLinux的系统中运用网络通信有主要的参考意义。
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