一种嵌入式网络应用中UDP/IP协议栈实现方法

摘要

本发明涉及一种基于数字信号处理器的嵌入式网络应用中UDP/IP协议栈实现方法。本发明针对数字信号处理器的特点实现8位存储与16位存储相互转换，提供一个UDP/IP协议与链路层及以下层之间数据存储格式的转换层；以16位为操作和存储单位实现UDP/IP协议栈IP层及UDP层处理，并针对数字信号处理器优化了16位校验值的计算。在使用单个数字信号处理器作为处理器的嵌入式网络电子产品中，本发明相比普遍的8位UDP/IP协议栈，具有以下优点：1)节约约一半的数据内存使用空间，更加有效地利用了网络嵌入式应用的硬件资源；2)优化了IP首部校验值和UDP数据报校验值的计算，从而提高了协议栈的处理效率。

主权项

1、一种嵌入式网络应用中UDP/IP协议栈实现方法，包括定义IP层数据结构、IP分组收发处理以及定义UDP层数据结构、UDP数据报收发处理；其特征在于，其中：所述定义IP层数据结构是定义一个IP头结构体，所述IP头结构体包含一组字长为16位的字，这组字分别是：一个表征IP协议版本、IP分组首部长度和服务类型的字；一个表征IP分组长度的字；一个表征IP分组标识的字；一个表征IP标志和分片偏移的字；一个表征IP分组存活时间和负载协议类型的字；一个表征IP分组首部校验值的字；表征IP分组源IP地址的两个字；表征IP分组目的IP地址的两个字；表征IP选项的两个字；所述定义UDP层数据结构是定义一个UDP头结构体，所述UDP头结构体包含一组字长为16位的字，这组字分别是：一个表征源端口号的字；一个表征目的端口号的字；一个表征UDP数据报长度的字；一个表征UDP数据报首部校验值的字；所述IP分组收发处理包括如下步骤：11)使用IP头结构体匹配IP分组；12)获取IP分组IP协议版本，如果版本号不是4，则丢弃该分组，退出处理流程；13)获取IP分组首部长度，用数字信号处理器直接计算并校验IP分组首部的16位校验值；如果校验值错误，则丢弃该分组，退出处理流程；14)获取IP分组的源IP地址和目的IP地址，如果目的地址不是我方的IP地址，则丢弃该分组，退出处理流程；15)获取并处理IP分组的IP首部选项；16)获取IP分组总长度，计算出数据负载长度；17)获取数据负载协议类型，根据协议类型将数据负载传送给相应模块进行处理；所述IP分组发送处理包括如下步骤：21)获取内存空间，在起始处构建一个IP头结构体，填充IP首部以下信息：版本号、服务类型、标识和生存时间；22)根据负载数据协议类型填充IP头部协议信息；23)将我方IP地址和负载数据的目的端IP地址填充到IP首部相应位置；24)填充IP首部选项；25)计算IP首部长度，填入IP首部；26)将负载数据拷贝至IP首部选项数据之后，计算IP分组总长度，填充入IP首部；27)用数字信号处理器直接计算IP分组首部的16位校验值，将校验值填充入IP首部；28)将数据发送给数据转换层，转换为8位存储格式并发送至链路层模块处理；所述UDP数据报收发处理包括如下步骤：31)使用UDP头结构体匹配UDP数据报；32)获取UDP数据报的长度；33)用数字信号处理器直接计算并校验UDP数据报的16位校验值；如果校验值错误，则丢弃该分组，退出处理流程；34)获取UDP数据报的源端口与目的端口，查询是否有上层模块处理该UDP数据报；如果有，则计算负载数据长度并将数据传送给相应的上层模块；否则丢弃该分组；所述UDP数据报发送处理包括如下步骤：41)获取内存空间，在起始处构建一个UDP头结构，将负载数据拷贝到UDP头结构之后；42)根据负载数据长度计算UDP数据报长度，并填充入UDP首部；43)将源端口号和目的端口号填充入UDP首部；44)用数字信号处理器直接计算UDP数据报的16位校验值，并填充入UDP数据报首部；45)将UDP数据报传送给UDP/IP协议栈IP层处理；其中，所述数据转换层为在所述UDP/IP协议栈与所述链路层之间设置，该数据转换层实现内存数据8位存储与16位存储的相互转换，其中，内存数据8位存储转换为16位存储包括如下步骤：91)获取8位数据流的长度n，如果长度n为奇数，则长度n加1；92)令i为0；93)将8位数据流中第2×i+1个8位数据左移8位，与8位数据流中第2×i个8位数据相加，存入第i个16位存储单元中；94)i增加2；95)如果i小于n，则转入步骤93)；否则转入96)；96)释放8位数据流原有内存空间中n/2之后的部分，剩余部分存储空间内即为转换好的16位数据；内存数据16位存储转换为8位存储的方法包括如下步骤：101)获取16位数据流的长度n；102)获取长度为2×n的存储空间M；103)令i为0；104)将16位数据流中第i个16位数据存入存储空间M中第2×i个单元中，将存储空间M中第2×i个单元数据与0x00FF相与；105)将16位数据流中第i个16位数据存入存储空间M中第2×i+1个单元中，将存储空间M中第2×i+1个单元数据右移8位；106)i增加1；107)如果i小于n，则转入步骤104)；否则转入108)；108)释放原数据流存储空间，存储空间M即为转换好的8位数据流。