基于ARM核处理器的嵌入式Web服务器系统设计方案

　　LwIP API是一组应用程序接口，通过该接口程序员就可以使用LwIP所有的功能。另外，LwIP也为开发者提供了更加高级的BSD Socket APl，使其可以使用通用的Socket函数来编写网络通信软件。操作系统模拟层可以使LwIP能够使用操作系统提供的一些高级管理功能，例如信号量管理、消息队列管理、创建线程等。

　　1、IP处理

　　LwIP仅能实现IP层大部分基本功能。它虽然能够发送、接收以及转发信息包，但不能接收和发送IP分片包，也不能处理携带IP参数选项的信息包。不过对大多数的应用来说，这不会成为问题。

　　①接收信息包。对于到达的IP信息包，可由网络设备驱动调用ip_input()函数开始处理，并在这里完成对IP版本字段及包头长度的初始完整性检查，同时还要计算和验证包头校验和。

　　②发送信息包。外发的信息包由ip_output()函数处理，该函数使用ip_route()函数查找适当的网络接口来传送信息包。当外发的网络接口确定后，信息包传给以外发网络接口为参数的ip_output_if()函数。

　　③转发信息包。如果没有网络接口的地址与到达信息包的目标地址相同，信息包应被转发。这项工作由ip_ forward()函数完成。

　　④ICMP处理。ICMP处理相当简单。ip_input()函数收到的ICMP信息包被移交给icmp_input()函数，后者对ICMP包头解码，然后进行适当的动作。

　　2、 UDP处理

　　UDP是被用来在不同进程问分解信息包的简单协议。每个UDP会话的状态保存在一个PCB结构体中。UDP PCB保存在一个链表中，当一个UDP数据包到达时对这个链表进行匹配检索。

　　3、TCP处理

　　TCP属于传输层协议，它为应用层提供了可靠的字节流服务。对它的描述要比对其他协议的描述复杂的多，其代码占了LwIP代码总量的50％。基本的TCP处理过程被分割为6个功能函数来实现，tcp_input()、tep_ process()及tcp_receive()函数与TCP输入有关，tcp_write()、tcp_enqueue()及tcp_output()则用于TCP输出。TCP的处理过程如图5所示。

　　基于ARM和eCos的嵌入式WEB服务器设计5

　　4、应用程序接口设计

　　LwIP API专为LwIP设计，所以它可以充分利用LwIP的内部结构实现其设计目标。LwIP API与BSDAPI类似，但操作相对低级。API不需要在应用程序和协议栈之间复制数据，因为应用程序可以巧妙地直接处理内部缓冲区。另外，BSD Socket API易于理解，并且很多应用程序为它而写，所以LwIP保留一个BSD Socket兼容层是很有用的。

　　鉴于TCP／IP协议栈的处理模式，APl分成两部分实现。如图6所示，一部分作为应用程序的连接库实现，另一部分在TCP／IP进程内实现。这两部分之间采用由操作系统模拟层提供的进程间通信机制(IPC)进行通信。当前的实现采用以下3种IPC方式：共享内存、消息传递和信号量。虽然这些IPC方式被操作系统支持，但它们并不需要操作系统底层支持，实际上是操作系统模拟层在模拟它们。

　　基于ARM和eCos的嵌入式WEB服务器设计6