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1、西安科技大学 硕士学位论文 轻量级TCP/IP协议栈LwIP在ULC2平台的设计与实现 姓名：孙媛媛 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：孙戈 论文题目：轻量级 TCP/IP 协议栈 LwIP 在 ULC2 平台的设计与实现 专业：电路与系统 硕 士 生：孙媛媛（签名） 指导教师：孙弋（签名） 摘要 ULC超低端手机平台，由 2005 年初 GSM 协会携手摩托罗拉、诺基亚等企业提 出概念至今，已经成为手机领域内的一个庞大产业。ULC 在中国等发展中国家得到了快 速的发展与应用，与此同时，人们对 ULC 平台也提出了越来越多的新业务需求，其中 最重要的需求是 ULC 平台对无线数据
2、业务的支持。目前，Infineon 公司的 ULC2 平台并 不支持 TCP/IP 协议，当 ULC2 利用 GPRS 接入 Internet 时必须借助内嵌 TCP/IP 协议栈 的数据终端设备支持处理数据，ULC 平台实现难以独立与网络的交互，这已成为 ULC 网络新业务开发扩展的瓶颈。 本文设计了一套方案将 TCP/IP 协议嵌入 ULC2 平台并开发出相应的 TCP/IP 控制指 令集，该方案使得 ULC2 实现了独立的 TCP/IP 处理，这不仅完善了其网络协议栈，更 让 ULC2 脱离了对数据终端设备的依赖，同时新增的 AT 指令集为应用层提供了友好简 洁的控制接口，使网络新应用的
3、开发更加便捷。本方案实施后，ULC2 平台具备了更加 完备的 Internet 接入能力，这将大大扩展其使用范围。 本文首先阐述了 ULC 平台的发展现状，全面分析了为该平台嵌入 TCP/IP 协议的重 要性，介绍了轻量级 TCP/IP 协议栈 LwIP， 包括 LwIP 的协议栈架构以及该协议中 TCP、 IP 的实现过程；其次提出了一套完整的协议移植设计方案，分析比较了协议移植前后 ULC2 平台网络接入流程的异同并得出本设计方案的优势，详细阐述了本方案的实施过 程，具体包括 LwIP 协议到 OSE 操作系统的移植和网络控制 AT 指令集的实现；最后对 完成的样机进行测试，针对测试结果，
4、总结了当前工作并对该设计方案提出了进一步完 善的构想计划。 关 键 词：ULC2；TCP/IP；LwIP；AT 指令；OSE 操作系统 研究类型：应用研究 SubjectSubjectSubjectSubject：DesignDesignDesignDesignAndAndAndAnd I I I Implementmplementmplementmplement of of of of LightLightLightLightWWWWeighteighteighteight TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP ProtocolProtocolProtocolProtocol S
5、tackStackStackStack LwIPLwIPLwIPLwIP OnOnOnOn ULC2ULC2ULC2ULC2 PlatformPlatformPlatformPlatform SpecialtySpecialtySpecialtySpecialty ：CircuitCircuitCircuitCircuitandandandand thethethethe SystemSystemSystemSystem NameNameNameName：SunSunSunSunYuanyuanYuanyuanYuanyuanYuanyuan（SignatureSignatureSignatu
6、reSignature） InstructorInstructorInstructorInstructor：SunSunSunSun YiYiYiYi（SignatureSignatureSignatureSignature） ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACT ULCultra-low-end mobile platform,which is put forward by GSM Association, Motorola，Nokia and other firms at the beginning of 2005 has token up a large fi
7、eld of cell phone industry. ULC became the focus of mobile phone market of developing countries such as china. At the same time, people propose more and more new business requirements on ULC2,of which the most important one is the ability of Internet access ability.At present, the software of ULC2 p
8、latform of Infineon doesntcomprise the TCP / IP protocol which means a DTE(data terminal equipment) embedded TCP/IP protocol stack is used to support ULC2 accessing Internet through GPRS. Itsthe bottleneck of new applicationsextension. A plan is proposed in the paper which make ULC2 platform complet
9、eing the TCP/IP process independently without the reliance of a DTE, and providing some simple control interfaces for application layer. The specific method is embedding TCP / IP protocol into Infineons ULC2 platform and developing a new set of command to control the TCP/IP protocol. Strengthen the
10、ULC platform with TCP/IP protocol makeitaccess Internet freely, which will greatly expand its scope of application. The development status of ULC platform is introduced at the beginning of the paper ,and then the importance of embeding TCP/IP protocol into ULC platform is analysed comprehensively.Th
11、en the light weight TCP/IP protocol LwIP is introduced including the protocol structure of LwIP and the implement of TCP、IP.Second, a complete set of design is proposed and the compare the difference between the traditional Internet access method and new solutions is presented in the paper. The main
12、 work of the design comprises the transplant of LwIP protocol and the addition ofATcommand. Finally, current work is summarized and some new plan for future work to improve the product depend on the results of functional test is proposed in the paper. KeyKeyKeyKey words:words:words:words:ULC2TCP/IPL
13、wIPATcommandOSE operating system ThesisThesisThesisThesis: : : :Application Research 1 绪论 1 1 绪论 1.1 引言 无线通信具有跨越空间进行信息沟通的灵活性以及连接全球的无缝隙覆盖等特点， 已经成为最具吸引力的通信方式。随着无线通信技术的突飞猛进，无线数据业务快速发 展。目前，国内移动通信网络覆盖率达到 90%以上，无线通信方式早已深入了寻常百姓 家。从网络可靠性、数据传输速率和资费方面来考虑，GPRS 通用分组无线业务，是移 动通信网络中无线数据传输的较好选择，也是目前使用最广的无线数据业务，它是以
14、GSM 为基础的数据传输技术，提供端到端的 Internet 无线 IP 连接，不但具有覆盖范围 广，数据传输速度快，通信质量高，永远在线和按流量计费等优点，而且其本身就是一 个分组型数据网，支持 TCP/IP 协议，无需经过 PSTN(公用电话交换网)等网络的转接可 直接与 Internet 网互通，因此 GPRS 业务具有无可比拟的性价比优势。 无线通信终端开始深入社会生活的各个角落，不仅是个人通信终端手机，越来越多 的应用如车辆导航，远程监控，交通监控，物流控制，移动办公，社区安防等要求具备 无线通讯能力，实现网络系统之间以及和与其他系统之间的无线通讯也越来越是一种需 要。GSM/GPR
15、S 无线通讯模块便是在这种背景下诞生的，它可以实现两个主要的功能是 语音业务和分组数据业务，应用开发商通过它使自己的设备增添无线通讯能力，从而开 发出各种各样的应用，如手机，安防，远程监控等。 近年来，1TI、Infineon 等公司相继推出了新型的无线通讯模块，这些产品将基带 处理、射频收发、功率管理和数据存储等整套功能集成在一块芯片上，从而真正实现了 超低成本（ULC:Ultra Low Cost） 。超低成本终端平台的出现是移动通信行业的一块里程 碑，它由 2005 年初 GSM 协会携手摩托罗拉、诺基亚等企业提出概念至今，已经成为手 机领域内的一个庞大产业。由于成本极其低廉，它的应用远
16、远不只局限于手机它能 够被使用在一切需要无线通信的领域！只要移动通信网络能够覆盖的地方，就可以通过 ULC 通信平台将信息传递到任何需要的地方。 TCP/IP 协议起源于 20 世纪 60 年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项 目，到 90 年代发展为计算机之间最常用的组网形式，也是目前 Internet 网络应用最广 泛的网络通信协议。 2TCP/IP 协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)传输控 制/网际协议，又称网络通讯协议，它是 Internet 国际互联网络的基础。 TCP、IP 是网 络中使用的基本的通信协议，虽然从名字上看 TCP/IP 包括两个协议，传输控制协议 (TCP)和网际协议(IP)，但TCP/IP 实际上是一组协议，包括上百个各种功能的协议，如 ： 远程登录、文件传输和电子邮件等，而 TCP 协议和 IP 协议是保证数据完整传输的两 西安科技大学硕士学位论文 2 个基本的重要协议。TCP 确保数据的正确传送，对于一个信息包来说，如果数据量太
