基于arm的网络数据传输技术研究大学论文.doc

摘 要

基于 ARM 处理器的网络数据传输技术结合了嵌入式设备工作稳定，实时性

好，集成度高，环境适应能力强，成本低等优点与网络覆盖广泛及接口具有良好

通用性的优点，在各种数据传输现场中具有越来越广泛的应用前景。

本文是基于 RAM 处理器的网络数据传输技术的研究，网络数据以图像数据

的传输为例，并且研究对象采用了通过网络传输图像数据的应用系统，所以本文

提出在单芯片上实现全局控制+轻量级 RTOS 内核+精简 TCP/IP 协议栈的系统架

构方式，设计一个基于 S3C2440 开发板的网络图像数据实时传输的嵌入式系统。

关键词：网络数据传输 嵌入式 Linux TCP/IP 协议

This article is based on the RAM processor network data transmission

technology research, the network data take the image data transmission as an example,

and the object of study has used through the network transmission image data

application system, therefore this article proposed realizes the overall situation control

+ lightweight RTOS essence on the single chip + to simplify the TCP/IP agreement

stack the system construction way, designs one based on the S3C2440 development

board network image data real-time transmission embedded system.

Key words：Data Transmission Network Embedded Linux TCP/IP Agreement

2.1.1 嵌入式系统的定义 ........................................................................................3

2.1.2 嵌入式系统的特点 ........................................................................................3

2.1.3 嵌入式系统的组成 ........................................................................................4

2.1.4 嵌入式 Linux..................................................................................................5

2.1.5 嵌入式系统开发与调试 ................................................................................5

2.2 基于嵌入式系统的图像的网络传输...................................................................6

2.3 嵌入式网络传输的图像压缩算法.......................................................................6

本章小结.....................................................................................................................7

第三章 基于嵌入式系统的图像网络传输的系统设计..............................................8

3.1 系统结构设计.......................................................................................................8

4.1.1 OSI 七层参考模型.......................................................................................14

4.1.2 TCP/IP 参考模型 .........................................................................................15

4.2 TCP/IP 网络协议................................................................................................16

4.2.1 嵌入式 TCP/IP 协议 ....................................................................................16

4.2.2 IP 协议..........................................................................................................16

4.2.3 UDP/TCP 协议.............................................................................................17

4.2.4 ARP 协议 .....................................................................................................17

本章小结...................................................................................................................17

第五章 基于嵌入式系统的图像网络传输的软件设计............................................19

5.1 LINUX 在 ARM 硬件平台上的移植 ................................................................19

5.2.3 启动 Linux...................................................................................................23

5.2.4 安装编译工具 .............................................................................................23

5.2.5 编译内核 .....................................................................................................24

5.2.6 cramfs 根文件系统的创建 ..........................................................................24

5.3 嵌入式 TCP/IP 协议栈的设计 ..........................................................................25

5.3.1 ARP 协议的实现 .........................................................................................26

5.3.2 IP 协议与 ICMP 协议的实现......................................................................27

5.3.3 TCP 与 UDP 协议的实现............................................................................29

本章小结...................................................................................................................32

第六章 总结与展望 ....................................................................................................33

致 谢 ......................................................................................................................37

数据信号获取以及转移可以采用直接存储在采集现场本地，收集一段时间的

数据后由工作人员到采集现场将数据取回，或者通过某种途径实时传输到后端，

前者对实时性要求比较高的场合以及某些较为危险的工业现场缺乏实用价值，后

者能实时将采集的数据信号传输到控制端，较为及时地反映出采集现场的实际情

况，无疑具有更多的灵活性与实用价值，同时由于 Internet 的广泛的覆盖以及接

口的通用性，传输的方式通过网络来进行，将会使成本降低并且让系统规划的难

度减小的优势。采用通过网络实时传输数据的方式可以采用传统的 PC+数据采集

卡的方式或者基于具备网络功能的嵌入式设备的方式，前者虽然具备实现简单，

功能多样化的优点，但也存在体积庞大，稳定性低，在恶劣环境中难以工作，成

本较高，功能不可裁减等劣势，相比较而言，嵌入式设备具备工作稳定，易于携

式系统具有计算能力有限的特性，而这是设计面向一般 PC 或者工作站的图像压

缩算法所不需要考虑的，其压缩算法有其固有的特点，需要单独对其进行研究。

目前针对嵌入式系统进行图像压缩的工作，主要集中在对动态图像实时压缩

算法实现的研究和基于专用图像压缩芯片构架实用系统上，对于对成本敏感，每

秒需要传输的图像的帧数只要求在若干帧以内的场合下适用的压缩算法的研究

还鲜有所闻，随着工业以太网技术和 Internet 的迅速发展，越来越多图像获取设

备将接入网络，这种较为低端的网络图像传输设备的应用将越来越广泛，对于其

上的图像压缩算法的进行一定的探讨，实现一个同时具备网络功能和图像压缩功

能的嵌入式设备，对该领域进行一次有益的探索与尝试，是一项很有意义的工作。

2.本文所做工作

第五章全面地介绍了系统的软件设计工作，包括操作系统的移植过程，嵌入

式 TCP/IP 协议的设计，以及在应用层实现网络图像数据传输。

第六章对全文进行简明的总结，并对该领域的研究进行展望。