转】Linux内核网络协议栈笔记1：协议栈分层/层次结构
大家都知道TCP/IP协议栈现在是世界上最流行的网络协议栈，恐怕它的普及的最重要的原因就是其清晰的层次结构以及清晰定义的原语和接口。不仅使得上层应用开发者可以无需关心下层架构或者内部机制，从而相对透明的操作网络。这个明显的层次结构也可以在Linux内核的网络协议栈中观察到。
主要的参考文献是：Linux网络栈剖析（中文版）/Anatomy of Linux networking stack（英文原版）by Tim Jones.
以及：Linux内核2.4.x的网络接口结构
另外一些参考资料可以从这个页面找到：https://www.doczj.com/doc/c29061124.html,/elibrary/linux/network/（纽约州立大学石溪分校的页面）
Linux内核网络协议栈采用了如下的层次结构：
内核中的五层分别是（从上到下）：
系统调用接口（详见Jones的另一篇文章：使用Linux系统调用的内核命令）
协议无关接口（BSD socket层）
网络协议（或者简称网络层。这是一个协议的集合，从链路层到传输层的协议都包括在内。不同的协议在/net文件夹下除core以外的子目录下，例如基于IP 的协议簇都在/net/ipv4目录下，以太网协议在/net/ethernet目录下）
驱动无关接口（又称通用设备层--generic device layer/驱动接口层/设备操作层--device handling layer。属于网络协议栈最核心的部分，文件位于内核
/net/core文件夹下，所以又叫网络核心层。其中包括了核心的数据结构skbuff 文件中的sk_buff/dev.c文件中net_device，这些数据结构将在下篇文章中介绍）
设备驱动程序（在/driver/net文件夹内）
不像OSI或者TCP/IP协议栈，事实上并没有一个命名标准，因此在这里，这些层次的名称并不是通用的，但是其语义是清晰的，而且在大多数其他的文章里只是个别字上的差别。分层详细介绍可以参考Jones的文章。
我们这里所说的初始化过程指的是从硬件加电启动，到可以从网络接收或发送数据包之前的过程。在Linux系统中，网卡拥有双重身份：struct pci_dev和struct net_device。pci_dev对象代表通用硬件的性质，是作为一个标准的PCI的设备插入了PCI的卡槽，由驱动程序进行管理；另一方面，net_device对象代表网络传输的性质，与内核的网络协议栈交互，进行数据传输。因此我们也必须通过两个方面来进行初始化，但是后者是我们的重点。而且我们并不关心内核与硬件的交互细节，例如寄存器读写与I/O映射等。
内核在初始化时，也会初始化一些与网络相关的数据结构；而且对应我们前面的日志所提及的内核网络协议栈层次结构（点这里），内核也需要一定的初始化工作来建立这种层次结构。
笔者认为初始化最重要的就是重要数据结构（通常用粗体标注）。因此也希望读者能够记住重要的数据结构的作用。
下面我们将分层，自底向上的分析整个初始化过程：
（一）驱动程序层
本文中以一个realtek 8139系列网卡作为例子，因为其驱动只有一个c文件（/drivers/net/8139too.c），比较容易分析。读者也可以参考e1000网卡的另一篇文章（点这里）。内核版本基于2.6.11。
驱动程序加载/注册主要包括以下的步骤：
（a）将设备驱动程序（pci_driver）添加到内核驱动程序链表中；
（b）调用每个驱动中的probe函数（其中重要一步就是初始化net_device对象）。下面进行详细分解。
通常，在Linux中使用insmod命令加载一个驱动程序模块，例如8139too.o目标文件。加载之后，Linux会默认执行模块中的module_init(rtl8139_init_module)宏函数，其中的参数rtl8139_init_module
是一个函数指针，指向在具体的驱动程序8139too.o中声明的rtl8139_init_module函数。这个函数定义如下：
static int __init rtl8139_init_module (void)
{ return pci_module_init (&rtl8139_pci_driver); }
pci_module_init是一个宏定义，实际上就等于pci_register_driver函数。（在2.6.30内核版本中，直接变成了return pci_register_driver(&rtl8139_pci_driver) ）。pci_register_driver函数的注释说明了它的作用：register a new pci driver.Adds the driver structure to the list of registered drivers。也就是把如下的这样一个驱动程序（pci_driver类型）挂到系统的驱动程序链表中：
static struct pci_driver rtl8139_pci_driver = {
.name = DRV_NAME,
.id_table = rtl8139_pci_tbl,
.probe = rtl8139_init_one,
.remove = __devexit_p(rtl8139_remove_one),
#ifdef CONFIG_PM
.suspend = rtl8139_suspend,
.resume = rtl8139_resume,
#endif /* CONFIG_PM */
};
这一步我们应该这样理解（熟悉面向对象编程的读者）：所有的pci_driver应该提供一致的接口（比如remove卸载/suspend挂起）；但是这些接口的每个具体实现是不同的（pci声卡和pci显卡的挂起应该是不同的），所以采用了这样的函数指针结构。这个pci_driver结构其中最重要的就是probe函数指针，指向rtl8139_init_one，具体后面会解释。
但是pci_register_driver并不仅仅完成了注册驱动这个任务，它内部调用了driver_register函数（/drivers/base/driver.c中）：
int driver_register(struct device_driver * drv)
{
INIT_LIST_HEAD(&drv->devices);
init_MUTEX_LOCKED(&drv->unload_sem);
return bus_add_driver(drv);
}
前两个就是实现了添加到链表的功能，bus_add_driver才是主要的函数（/drivers/base/bus.c中），内部又调用了driver_attach函数，这个函数的主体是一个list_for_each循环，对链表中的每一个成员调用driver_probe_device函数（哈哈，出现了probe！），这个函数就调用了drv->probe(dev)（drv就是pci_driver类型的对象）！这样也就调用了驱动程序中的probe函数指针，也就是调用了rtl8139_init_one函数。
函数rtl8139_init_one的主要作用就是给net_device对象分配空间（分配空间由函数rtl8139_init_board完成）并初始化。分配空间主要是内存空间。分配的资源包括I/O端口，内存映射（操作系统基本概念，请自行google）的地址范围以及IRQ中断号等。而初始化主要是设置net_device对象中的各个成员变量及成员函数，其中比较重要的是hard_start_xmit（通过硬件发送数据）/poll （轮询）/open（启动）等函数（粗体标注），代码如下：
static int __devinit rtl8139_init_one (struct pci_dev *pdev, const str uct pci_device_id *ent)
{
struct net_device *dev = NULL;
rtl8139_init_board (pdev, &dev);
/* The Rtl8139-specific entries in the device structure. */
dev->open = rtl8139_open;
dev->hard_start_xmit = rtl8139_start_xmit;
dev->poll = rtl8139_poll;
dev->stop = rtl8139_close;
dev->do_ioctl = netdev_ioctl;
}
整个的调用链如下：pci_register_driver ==> driver_register ==> bus_add_driver ==> driver_attach ==> driver_probe_device ==> drv->probe ==> rtl8139_init_one（生成net_device）。
一个简单的net_device生命周期示意图如下（左边为初始化，右边为卸载）：
这个net_device数据结构的生成，标志着网络硬件和驱动程序层初始化完毕。也意味着，网络协议栈与硬件之间的纽带已经建立起来。
。
（二）设备无关层/网络协议层/协议无关接口socket层
Linux内核在启动后所执行的一些内核函数如下图所示：
系统初始化的过程中会调用do_basic_setup函数进行一些初始化操作。其中2.6.11内核中就直接包括了driver_init()驱动程序初始化，以及sock_init 函数初始化socket层。然后do_initcalls()函数调用一组前缀为__init类型（这个宏就表示为需要在系统初始化时执行）的函数。与网络相关的以__init宏标记的函数有：net_dev_init初始化设备无关层；inet_init初始化网络协议层。
（fs_initcall和module_init这两个宏也具有类似的作用。由于这一阶段处于系统初始化，宏定义比较多，欲详细了解各种宏的使用的读者请参阅参考文献《Understanding Linux Network Internals》Part II Chapter 7）
我们下面详细介绍一下这三个初始化函数都进行了哪些工作。
（a）net_dev_init（在文件/net/core/dev.c中）：设备操作层
static int __init net_dev_init(void)
{
if (dev_proc_init())
if (netdev_sysfs_init())
INIT_LIST_HEAD(&ptype_all);
for (i = 0; i < 16; i++)
INIT_LIST_HEAD(&ptype_base[i]);
for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(dev_name_head); i++)
INIT_HLIST_HEAD(&dev_name_head[i]);
for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(dev_index_head); i++)
INIT_HLIST_HEAD(&dev_index_head[i]);
//Initialise the packet receive queues.
for (i = 0; i < NR_CPUS; i++) {
struct softnet_data *queue;
queue = &per_cpu(softnet_data, i);
skb_queue_head_init(&queue->input_pkt_queue);
queue->throttle = 0;
queue->cng_level = 0;
queue->avg_blog = 10; /* arbitrary non-zero */
queue->completion_queue = NULL;
INIT_LIST_HEAD(&queue->poll_list);
set_bit(__LINK_STATE_START, &queue->backlog_dev.state);
queue->backlog_dev.weight = weight_p;
queue->backlog_dev.poll = process_backlog;
atomic_set(&queue->backlog_dev.refcnt, 1);
}
open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action, NULL);
open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action, NULL);
}
这个函数所做的具体工作主要包括：初始化softnet_data这个数据结构（每个CPU都有一个这样的队列，表示要交给此CPU处理的数据包）；注册网络相关软中断（参见我关于软中断的文章，点这里）。
（b）inet_init（在文件/net/ipv4/af_inet.c中）：网络层
由于各种网络协议是按照协议族（protocol family，PF或者address family，AF）为单位组织起来的。我们在这里仅以Internet协议族（AF_INET或者PF_INET，在内核中这二者是等价的）为例。
有时候这一层又被称为INET socket层（对应的数据结构为struct sock），请注意与BSD socket层区别（对应数据结构为struct socket）：BSD socket层提供一组统一的接口，与协议无关；但具体到网络层就必须与协议相关了，因此操作也会有一些不同。
代码如下（有删节）：
static int __init inet_init(void)
{
struct sk_buff *dummy_skb;
struct inet_protosw *q;
struct list_head *r;
rc = sk_alloc_slab(&tcp_prot, "tcp_sock");
rc = sk_alloc_slab(&udp_prot, "udp_sock");
rc = sk_alloc_slab(&raw_prot, "raw_sock");
//Tell SOCKET that we are alive
(void)sock_register(&inet_family_ops);
//Add all the base protocols.
if (inet_add_protocol(&udp_protocol, IPPROTO_UDP) < 0);
if (inet_add_protocol(&tcp_protocol, IPPROTO_TCP) < 0);
/* Register the socket-side information for inet_create. */
for (r = &inetsw[0]; r < &inetsw[SOCK_MAX]; ++r)
INIT_LIST_HEAD(r);
for (q = inetsw_array; q < &inetsw_array[INETSW_ARRAY_LEN]; ++q) inet_register_protosw(q);
//Set the ARP module up
arp_init();
//Set the IP module up
ip_init();
tcp_v4_init(&inet_family_ops);
/* Setup TCP slab cache for open requests. */
tcp_init();
//dev_add_pack(&ip_packet_type);
}
module_init(inet_init);
这个函数中包括的主要函数包括：
sock_register：在以前的文章中说过，Linux内核网络协议栈采用了分层结构，所以层与层之间肯定是松耦合的。上层的socket层并不知道下面的网络协议层都具体包括哪些协议。因此本函数有两个作用：（a）周知INET协议族；（b）注册到socket模块上。
inet_add_protocol：在协议族中添加具体的协议。
inet_register_protosw：各种inet协议族中的协议在内核中是保存在inetsw_array[]数组，其中元素为inet_protosw类型（/include/net/protocol.h文件中），每一个元素对应一个协议。每一个协议又有两个数据结构：struct proto/struct proto_ops。这两个结构中都是一些函数操作，但proto表示每个协议独特的操作，而proto_ops是通用的socket 操作（包含在struct socket中）；这种区别就类似于INET socket和BSD socket 的区别。
（c）sock_init（在文件/net/socket.c中）：BSD socket层
定义如下（代码有删节）：
void __init sock_init(void)
{
//Initialize sock SLAB cache.
sk_init();
//Initialize skbuff SLAB cache
skb_init();
//Initialize the protocols module.
init_inodecache();
register_filesystem(&sock_fs_type);
sock_mnt = kern_mount(&sock_fs_type);
//The real protocol initialization is performed when do_initcalls is run.
netfilter_init();
}
此函数主要执行的工作是：初始化sock和sk_buff数据结构（这些重要的数据结构在后面的文章中还会涉及）；由于sock属于linux文件系统的一部分，因此要注册成为文件系统；以及如果使用netfilter，也要进行初始化。
实验一linux基本操作实验的实验报告 一实验目的 1、熟悉嵌入式开发平台部件，了解宿主机/目标机开发模式； 2、熟悉和掌握常用Linux的命令和工具。 二实验步骤 1、连接主机和目标板；（三根线,网线直接连接实验箱和PC机，实验箱UART2连接主机的UART口）。 2、Linux命令的熟悉与操作 PC端：在PC机的桌面上打开虚拟机，并启动Linux系统，打开命令终端，操作Linux基本命令，如：查看：ls，进入目录：cd，创建文件：mkdir，删除文件：rmdir，配置网络：ifconfig，挂载：mount，设置权限：chmod，编辑器：vi，拷贝：cp等命令，要求能熟练操作。 使用方法： 1.查看：ls Ls列出文件和目录 Ls–a 显示隐藏文件 Ls–l 显示长列格式ls–al 其中：蓝：目录;绿：可执行文件;红：压缩文件;浅蓝：链接文件;灰：其他文件;红底白字：错误的链接文件 2.进入目录：cd 改变当前目录：cd 目录名(进入用户home目录：cd ~;进入上一级目录：cd -) 3.创建文件：mkdir 建立文件/目录：touch 文件名/mkdir目录名 4.删除文件：rmdir 删除空目录：rmdir目录名 5.配置网络：ifconfig 网络- （以太网和WIFI无线） ifconfig eth0 显示一个以太网卡的配置 6.挂载：mount mount /dev/hda2 /mnt/hda2 挂载一个叫做hda2的盘- 确定目录'/ mnt/hda2' 已经存在 umount /dev/hda2 卸载一个叫做hda2的盘- 先从挂载点'/ mnt/hda2' 退出fuser -km /mnt/hda2 当设备繁忙时强制卸载 umount -n /mnt/hda2 运行卸载操作而不写入/etc/mtab文件- 当文件为只读或当磁盘写满时非常有用 mount /dev/fd0 /mnt/floppy 挂载一个软盘 mount /dev/cdrom /mnt/cdrom挂载一个cdrom或dvdrom mount /dev/hdc /mnt/cdrecorder挂载一个cdrw或dvdrom mount /dev/hdb /mnt/cdrecorder挂载一个cdrw或dvdrom mount -o loop file.iso /mnt/cdrom挂载一个文件或ISO镜像文件
《嵌入式数据库sqlite移植及使用》 实验报告 学生姓名：陈彤 学号：13004405 专业班级：130044 指导教师：孙国梓 完成时间：2016.5.31 实验3 嵌入式数据库sqlite移植及使用 一.实验目的 理解嵌入式软件移植的基本方法，掌握sqlite数据库软件移植的步骤，掌握sqlite开发的两种方式—命令模式和C代码开发模式的使用方法，并编程实现简单通讯录查询实验。 二.实验内容 实验3.1 移植嵌入式数据库sqlite 实验3.2 简单通讯录查询实例设计和测试 三.预备知识 Linux使用、数据库相关知识等 四.实验设备及工具（包括软件调试工具） 硬件：ARM 嵌入式开发平台、PC 机Pentium100 以上、串口线。 软件：WinXP或UBUNTU开发环境。 五.实验步骤 5.1 移植嵌入式数据库sqlite 步骤【参看教材103页】： 第一步，解压缩sqlite源码，命令tar zxvf sqlite-autoconf-3080900.tar.gz，在解压后的文件夹下，可以看到源码文件有shell.c 和sqlite3.c文件，生成Makefile的配置脚本文件configure.ac ，并检查当前文件夹下__A__(A.存在 B.不存在)Makefile文件。 第二步利用configure脚本文件生成基于ARM实验台的Makefile，具体命令为./configure CC=arm-linux-gcc –prefix=/opt/sqlite –host=arm-linux（假设安装目录为/opt/sqlite），并检查当前文件夹下___A__(A.存在 B.不存在)Makefile文件。 第三步，编译sqlite，命令为_make_，编译过程中使用的编译器为_ arm-linux-gcc _。 第四步，安装sqlit，命令为_make install_。安装完成后到_/opt/sqlite_文件夹下去查看相关文件，可以看到该文件夹下有_bin_、_include_、__lib__和share文件夹，其中可执行文件sqlite3位于_./bin_文件夹，库位于_./lib_文件夹。 第五步，将sqlite3拷贝到开发板bin目录下，将库下的文件拷贝到开发板的lib目录下【注意链接文件的创建】 第六步，数据库的使用 方式1：命令操纵数据库 在超级终端环境下创建数据库stucomm.db，命令为_sqlite3 stucomm.db_； 创建数据表stutable，字段包括id 整型，name 字符型，phoneNum 字符型，具体命令为_sqlite> create table stutable (id int(20),name char(20),phoneNum char(20));_； 插入2条记录，记录信息如下 001,zhangsan,10086 002,lisi,10000
华清远见嵌入式Linux课程
课程名称：嵌入式学院—嵌入式LINUX工程师就业培训班 上课时间为：上午9:00—12:00 下午13:30—17:30 （每天7小时正式上课时间）晚自习18:00—21:00 第一阶段：嵌入式Linux软件工程师 ?职场定位：Linux Development Engineer for Software Engineering ?本期目标：嵌入式系统是现在最热门的计算机应用领域之一，嵌入式C语言在其中起着至关重要的作用。一个精通C语言程序设计的程序员，可以很容易地进入Linux、WinCE、Vxworks等嵌入式操作系统下的软件开发工作。本阶段学习目标是掌握C 语言基本知识、C编程语法基础和Linux操作系统的使用，并熟练掌握嵌入式Linux的开发环境，为将来的编程工作打基础。
2 嵌入式Lin ux C语言 高级编程 将在学员C语言基础知识之 上，通过大量编程实例重点讲 解C语言的高级编程知识，包 括函数与程序结构、指针、数 组、常用算法、库函数的使用 等知识，另外，本节还重点讲 解数据结构的基础内容，包括 链表、队列、栈、树、哈希表、 图等内容。 精通 3 C++面向 对象编程 C++是Linux应用开发主要语 言之一，本节重点让学员掌握 面向对象编程的基本思想，以 及C++语言的基础内容，为后 掌握
第二阶段：嵌入式Linux系统工程师 ?职场定位：Linux Development Engineer for Embedded Systems ?证书：微软嵌入式工程师认证证书（认证费500元），红帽公司《Linux应用开发工程师证书》（认证费500元） ?本期目标：参加本期培训的学员应该掌握嵌入式C 语言编程技巧。嵌入式Linux应用开发和系统开发是嵌入式Linux中最重要的一部分，也是企业人才需求最广的一部分。本期学习的主要目标是精通嵌入式Linux下的程序设计，熟悉嵌入式Linux开发流程，强化学员对Linux应用开发的理解和编码调试的能力，同时掌握bootloader和kernel的移植技能，了解ARM体系结构和编程，具备ARM硬件接口的基础知识，并了解Linux内核开发相关内容，初步掌握Linux下的驱动程序开发方法。另外，本期课程还会让学员了解另外一个比较重要的嵌入
_* 南京邮电大学通信学院 实验报告 实验名称：基于ADS开发环境的程序设计 嵌入式Linux交叉开发环境的建立 嵌入式Linux环境下的程序设计 多线程程序设计 课程名称嵌入式系统B 班级学号 姓名 开课学期2016/2017学年第2学期
实验一基于ADS开发环境的程序设计 一、实验目的 1、学习ADS开发环境的使用； 2、学习和掌握ADS环境下的汇编语言及C语言程序设计； 3、学习和掌握汇编语言及C语言的混合编程方法。 二、实验内容 1、编写和调试汇编语言程序； 2、编写和调试C语言程序； 3、编写和调试汇编语言及C语言的混合程序； 三、实验过程与结果 1、寄存器R0和R1中有两个正整数，求这两个数的最大公约数，结果保存在R3中。 代码1：使用C内嵌汇编 #include
printf("gcdnum:%d\n",a); return 0; } 代码2：使用纯汇编语言 AREA example1,CODE,readonly ENTRY MOV r0, #4 MOV r1, #9 start CMP r0, r1 SUBLT r1, r1, r0 SUBGT r0, r0, r1 BNE start MOV r3, r0 stop B stop END 2、寄存器R0 、R1和R2中有三个正整数，求出其中最大的数，并将其保存在R3中。 代码1：使用纯汇编语言 AREA examp,CODE,READONL Y ENTRY MOV R0,#10 MOV R1,#30 MOV R2,#20 Start CMP R0,R1 BLE lbl_a CMP R0,R2 MOVGT R3,R0 MOVLE R3,R2 B lbl_b lbl_a CMP R1,R2 MOVGT R3,R1 MOVLE R3,R2 lbl_b B . END 代码2：使用C内嵌汇编语言 #include
一、传统协议栈之数据包从NIC到内核 1、从NIC到内存 概括地说，网络数据包进入内存（接收数据包）的流程为： 网线--> Rj45网口--> MDI 差分线 --> bcm5461(PHY芯片进行数模转换) --> MII总线 --> TSEC的DMA Engine 会自动检查下一个可用的Rx bd -->把网络数据包DMA 到Rx bd所指向的内存，即skb->data
1、首先，内核在主内存中为收发数据建立一个环形的缓冲队列（通常叫DMA环形缓冲区）。 2、内核将这个缓冲区通过DMA映射，把这个队列交给网卡； 3、网卡收到数据，就直接放进这个环形缓冲区了——也就是直接放进主内存了；然后，向系统产生一个中断； 4、内核收到这个中断，就取消DMA映射，这样，内核就直接从主内存中读取数据； 对应以上4步，来看它的具体实现： 1、分配环形DMA缓冲区 Linux内核中，用skb来描述一个缓存，所谓分配，就是建立一定数量的skb，然后把它们组织成一个双向链表 2、建立DMA映射 内核通过调用dma_map_single(struct device *dev,void *buffer,size_tsize,enumdma_data_direction direction) 建立映射关系。 struct device *dev，描述一个设备；buffer：把哪个地址映射给设备；也就是某一个skb——要映射全部，当然是做一个双向链表的循环即可；size：缓存大小；direction：映射方向——谁传给谁：一般来说，是“双向”映射，数据在设备和内存之间双向流动；对于PCI设备而言（网卡一般是PCI的），通过另一个包裹函数pci_map_single，这样，就把buffer交给设备了！设备可以直接从里边读/取数据。 3、这一步由硬件完成； 4、取消映射 ma_unmap_single，对PCI而言，大多调用它的包裹函数pci_unmap_single，不取消的话，缓存控制权还在设备手里，要调用它，把主动权掌握在CPU手里——因为我们已经接收到数据了，应该由CPU把数据交给上层网络栈；当然，不取消之前，通常要读一些状态位信息，诸如此类，一般是调用dma_sync_single_for_cpu() 让CPU在取消映射前，就可以访问DMA
实验一开发环境的搭建与配置 【实验目的】 1)熟悉嵌入式Linux开发平台。 2)掌握嵌入式Linux开发平台的开发环境搭建与配置。 3)了解minicom配置串口通信参数的过程。 4)了解嵌入式Linux的启动过程。 5)掌握程序交叉编译运行及调试的一般方法。 【实验内容】 1)连接实验开发板与宿主机。 2)在虚拟机中的CentOS（宿主机）搭建开发环境。 3)在宿主机中配置minicom。 4)分析嵌入式Linux的启动过程。 5)在宿主机上编写简单的C语言程序并用交叉编译工具进行编译，然后传输到目标机上运行。 6)在宿主机上编写简单的C语言程序并用交叉编译工具进行编译，用gdbserver进行远程调试。 【实验步骤】 连接实验开发板，对虚拟机进行设置 1)首先把实验开发板打开，用网线和串口线连接宿主机，并连接电源（注意这时不要拨动实验 开发板的开关按钮）。 2)在桌面上点击打开vmware 软件，选择“编辑虚拟机设置”，如下图所示：
图1 3)进入虚拟机配置界面后把网络连接方式设置为“桥接方式”，如图2所示： 图2
4)添加串口，如下图所示： 图3 5)完成串口的添加后，选择“OK”,完成对虚拟机的设置。如下图所示：
图4 6)选择虚拟机的“Edit”、“Virtual Network Editor...”，如下图所示：
图5 7)进入虚拟机网络参数设置界面后对VMnet0进行设置（注意这里桥接的网卡应选择与实验开 发板相连接的那块儿网卡），然后点击“Apply”、“OK”如下图所示：
图6 8)上述设置完成后启动CentOS（CentOS的用户名为“root”，密码为“xidianembed”）。 工具链的配置 1)在CentOS的根目录下创建一个名为“EELiod”的目录，把实验中要用到的文件（主要是一 些rpm包）拷贝到该目录下。（可以用U盘、WinSCP等工具进行，此处不再做详细说明）。 2)交叉编译工具链位于/opt/buildroot-2011.02/output/host/usr目录下，进入工具链的bin目录下， 可以看到一些编译工具，这些工具将会在之后的交叉编译过程中使用到。
课程名称：嵌入式学院一嵌入式 LINUX 工程师就业培训班 9:00 —12:00 下午 13:30 —17:30 （每天 7小时正式上课时间） 晚自习 第一阶段：嵌入式Linux 软件工程师 职场定位： Li nux Developme nt Engin eer for Software Engin eeri ng 本期目标：嵌入式系统是现在最热门的计算机应用领域之一，嵌入式 C 语言在其中起着至关重要 的作用。一个精通 C 语言程序设计的程序员，可以很容易地进入 Linux 、WinCE Vxworks 等嵌入 式操作系统下的软件开发工作。 本阶段学习目标是掌握 C 语言基本知识、C 编程语法基础和 Linux 操作系统的使用，并熟练掌握嵌入式 Linux 的开发环境，为将来的编程工作打基础。 上课时间为：上午 18:00 — 21:00
第二阶段：嵌入式Linux系统工程师 职场定位：Linux Developme nt Engin eer for Embedded Systems 证书：微软嵌入式工程师认证证书（认证费500元），红帽公司《Linux应用开发工程师证书》 （认证费500元） 本期目标：参加本期培训的学员应该掌握嵌入式C语言编程技巧。嵌入式Linux应用开发和系统 开发是嵌入式Linux中最重要的一部分，也是企业人才需求最广的一部分。本期学习的主要目标是精通嵌入式Linux下的程序设计，熟悉嵌入式Linux开发流程，强化学员对Linux应用开发的 理解和编码调试的能力，同时掌握bootloader和kernel的移植技能，了解ARM体系结构和编程，具备ARM硬件接口的基础知识，并了解Linux内核开发相关内容，初步掌握Linux下的驱动程序 开发方法。另外，本期课程还会让学员了解另外一个比较重要的嵌入式操作系统：Win dows CE, 使学员在掌握嵌入式Linux的同时，也了解Windows CE的开发方法，拓展学员的知识面，丰富学 员的知识结构。最后通过几个典型的企业全真案例，进一步巩固本期课程内容，使学员真正学以致用。
This article was downloaded by: [University of Jiangnan] On: 27 March 2015, At: 06:51 Publisher: Taylor & Francis Informa Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954 Registered office: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH, UK Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography Publication details, including instructions for authors and subscription information: https://www.doczj.com/doc/c29061124.html,/loi/tdmc20 An abridged protocol stack for micro controller in place of TCP/IP R. Seshadri a a Computer Centre, S.V. University , Tirupati , 517 502 , India Published online: 03 Jun 2013. PLEASE SCROLL DOWN FOR ARTICLE
An abridged protocol stack for micro controller in place of TCP/IP R.Seshadri ? Computer Centre S.V .University Tirupati 517502India Abstract The existing TCP/IP protocol stack running in hosts takes lot of overhead while the node in network is for a speci?c purpose.For example transferring simple messages across network.If the node in the network is not a PC but,some thing like a micro controller,which measures some values and stores in its local memory,then it becomes lavishness in using the micro controller’s memory.As it is a node in a network,working with TCP/IP ,it should be able to transfer those values in the form of messages to other hosts which are in either local network or global network. But in micro controller terms the memory is expensive and compact.The existing TCP/IP stack consumes a few mega bytes of memory.Therefore it can’t be accommodated in the memory of micro controller.Hence one needs to reduce the memory consumption.In this regard,an abridged protocol which replaces the existing TCP/IP has been designed to suit the above needs.For this purpose,the TCP/IP have been combined with KEIL C51features for 8051micro controller to make it work in transferring messages in local area network as well as global network. The above scheme was implemented and tested and the system was working satisfac-torily.The results are found to be more effective in communicating information/message from the micro controller to a PC. Keywords :Ethernet,stack,Transmission Control Protocol (TCP ),Internet Protocol (IP ).Introduction to TCP/IP The name TCP/IP refers to a suite of communication protocols.The name is misleading because TCP and IP are the only two of the dozens of protocols that compose the suite.Its name comes from two of the most ?E-mail :ravalaseshadri@yahoo.co.in —————————————————– Journal of Discrete Mathematical Sciences &Cryptography Vol.9(2006),No.3,pp.523–536 c Taru Publications D o w n l o a d e d b y [U n i v e r s i t y o f J i a n g n a n ] a t 06:51 27 M a r c h 2015
郑州航空工业管理学院 嵌入式系统实验报告 （修订版） 20 – 20第学期 赵成，张克新 院系： 姓名： 专业： 学号： 电子通信工程系 2014年3月制
实验一ARM体系结构与编程方法 一、实验目的 了解ARM9 S3C2410A嵌入式微处理器芯片的体系结构，熟悉ARM微处理器的工作模式、指令状态、寄存器组及异常中断的概念，掌握ARM指令系统，能在ADS1.2 IDE中进行ARM汇编语言程序设计。 二、实验内容 1．ADS1.2 IDE的安装、环境配置及工程项目的建立； 2．ARM汇编语言程序设计（参考附录A）： （1）两个寄存器值相加； （2）LDR、STR指令操作； （3）使用多寄存器传送指令进行数据复制； （4）使用查表法实现程序跳转； （5）使用BX指令切换处理器状态； （6）微处理器工作模式切换； 三、预备知识 了解ARM嵌入式微处理器芯片的体系结构及指令体系；熟悉汇编语言及可编程微处理器的程序设计方法。 四、实验设备 1. 硬件环境配置 计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上； 内存：1GB及以上； 实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器； 2. 软件环境配置 操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2； 集成开发环境：ARM Developer Suite (ADS) 1.2。 五、实验分析 1．安装的ADS1.2 IDE中包括和两个软件组件。在ADS1.2中建立类型的工程，工程目标配置为；接着，还需要对工程进行、及链接器设置；最后，配置仿真环境为仿真方式。 2．写出ARM汇编语言的最简程序结构，然后在代码段中实现两个寄存器值的加法运算，给出运算部分相应指令的注释。 ; 文件名：
嵌入式实验报告（二） 姓名：董辰辰 学号：111180031 专业：电子信息与科学 一、 实验目的 1、 了解Linux 内核源代码的目录结构以及各个目录的相关内容。 2、 了解Linux 内核各配置选项内容和作用。 3、 掌握Linux 内核的编译过程。 4、 了解嵌入式操作系统中文件系统的类型和作用。 5、 了解JFFS2文件系统的优点以及在嵌入式系统中的作用。 6、 掌握利用busybox 软件制作嵌入式文件系统的方法。 7、 掌握嵌入式Linux 文件系统的挂载过程。 二、实验内容和要求 1、配置完整的内核，尽可能理解配置选项在操作系统中的作用。 2、以 Busybox 为基础，构建一个合适的文件系统。 3、制作ramdiak 文件系统映像。 4、将自己编译生成的内核和文件系统下载进开发板。 5、讨论自己的嵌入式系统所具备的的功能。 6、比较romfs 、ext2fs/ext3fs 、JFFS2等文件系统的优缺点。 三、实验设计和分析 实验分为两个部分：Linux 内核配置编译和文件系统构建。本次实验的目的 就是自己搞一个内核和文件系统。当然自己编写代码是不太可能啦，而是根据 linux 提供的源代码自己配置编译出一个自己的内核，在构建一个自己需要的文 件系统。实验室用的内核版本是2.6.35.7 实验室的开发板有了内核和文件系统 才能够对其进行开发。内核是操作系统最基本的部分，可以说是一个软件，实验 室的开发板有处理器、内存、Flash 闪存等硬件组成，可以说内核是调度它们的 软件，有了内核各种应用程序才能够调用硬件资源，总的来说内核文件是操作系 统的核心，负责系统的进程管理，内存管理，设备和文件管理等，决定着系统的 性能和稳定性。文件系统是操作系统的一个重要组成部分，通过对操作系统所管 理的存储空间的抽象，向用户提供统一的、对象化的访问接口，屏蔽对物理设备 的直接操作和资源管理。我觉得内核的本质其实是程序，而文件系统是设置一些 规则来用来管理存储的，在一个完整的操作系统中两者都是不可或缺的，内核在 加载的时候需要有很多的挂载指令，应该挂载的就是文件系统的文件夹，比如将 proc 文件系统挂载到proc 文件夹，这就是为什么在开发板启动时内核和文件系 本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２００９，版权所有，仅供试用。
实验四嵌入式Linux开发环境的搭建 一、实验目的 1、了解嵌入式Linux开发环境的作用 2、掌握相关服务器的安装 二、实验准备 硬件：JXARM9-2410教学实验箱，PC机 软件：Windows XP操作系统，ADS集成开发工具 三、实验过程 1、tftp网络配置 (1) 虚拟机网络配置 a. 点击虚拟机-设置，将网络适配器设置为自定义，并 指定虚拟网络为VMnet0。 b. 点击编辑-虚拟机网络参数-主机虚拟网络映射，并 且指定其桥接的网卡
c. Red Hat IP配置 ●点击系统设置-网络，双击eth0配置IP信息如下： 地址：172.20.11.243 子网掩码：255.255.255.0 默认网关地址：172.20.11.254 DNS: 210.29.152.4 ●点击激活，在弹出的对话框点击是按钮 ●
测试网络连接是否正常 方法一：在linux下，点击系统工具-终端，输入命令ping 172.20.11.243 方法二：在主系统中打开命令提示符，输入ping 172.20.11.243 (2)修改tftp的配置文件 a.在终端下输入gedit /etc/xinetd.d/tftp b.修改”disable=yes”为”=no”,点击保存，关闭gedit
c.重启xinetd服务，使刚才的更改生效,在终端里输入， /etc/init.d/xinetd restart d.进入tftpboot文件夹创建一个测试文件testfile e.取得tftpboot文件夹的所有权限，命令chmod 777 /tftpboot f.启动tftp测试上传和下载 2配置NFS服务器 a.设置：开始->系统设置->服务器设置->NFS服务器打开配置对话 框 第一步：点击添加nfs共享 第二步：输入目录/tftpboot 第三步：输入主机172.20.11.243 第四步：基本权限为读/写
竭诚为您提供优质文档/双击可除linux,ip协议栈,虚拟网络接口 篇一：linux虚拟网桥 linux内核是通过一个虚拟的网桥设备来实现桥接的。这个虚拟设备可以绑定若干个以太网接口设备，从而将它们桥接起来。如下图（摘自ulni）： 网桥设备br0绑定了eth0和eth1。对于网络协议栈的上层来说，只看得到br0，因为桥接是在数据链路层实现的，上层不需要关心桥接的细节。于是协议栈上层需要发送的报文被送到br0，网桥设备的处理代码再来判断报文该被转发到eth0或是eth1，或者两者皆是；反过来，从eth0或从eth1接收到的报文被提交给网桥的处理代码，在这里会判断报文该转发、丢弃、或提交到协议栈上层。 而有时候eth0、eth1也可能会作为报文的源地址或目的地址，直接参与报文的发送与接收（从而绕过网桥）。 网桥的配置 在linux里面使用网桥非常简单，仅需要做两件事情就可以配置了。其一是在编译内核里把conFig_bRidge或condig_bRidge_module编译选项打开；其二是安装brctl工
具。第一步是使内核协议栈支持网桥，第二步是安装用户空间工具，通过一系列的ioctl(linux,ip协议栈,虚拟网络接口)调用来配置网桥。下面以一个相对简单的实例来贯穿全文，以便分析代码。 linux机器有4个网卡，分别是eth0~eth4，其中eth0用于连接外网，而eth1,eth2,eth3都连接到一台pc机，用于配置网桥。只需要用下面的命令就可以完成网桥的配置：brctladdbrbr0(建立一个网桥br0,同时在linux内核里面创建虚拟网卡br0)brctladdifbr0eth1 brctladdifbr0eth2 brctladdifbr0eth3(分别为网桥br0添加接口 eth1,eth2和eth3) 其中br0作为一个网桥，同时也是虚拟的网络设备，它即可以用作网桥的管理端口，也可作为网桥所连接局域网的网关，具体情况视你的需求而定。要使用br0接口时，必需为它分配ip地址。为正常工作，pc1,pc2，pc3和br0的ip 地址分配在同一个网段。 篇二：linuxtcpip协议栈分析 sk_buff结构可能是linux网络代码中最重要的数据结构，它表示接收或发送数据包的包头信息。它在中定义，并包含很多成员变量供网络代码中的各子系统使用。 这个结构在linux内核的发展过程中改动过很多次，或
1、两次过程考核(20分左右) 2、嵌入式系统的定义 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁软硬件，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能 3、嵌入式系统与桌面通用系统的区别(列出来两个) (1)嵌入式系统中运行的任务是专用而确定的,而桌面通用系统需要支持大量的、需求多样的应用程序 (2) 嵌入式系统往往对实时性提出较高的要求。 (3)嵌入式系统中使用的操作系统一般是实时操作系统 (4) 嵌入式系统运行需要高可靠性保障，比桌面系统的故障容忍能力弱很多 (5) 嵌入式系统大都有功耗约束 (6) 嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多,其开发需要专用工具和特殊方法 (7) 嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用技术 4、（填空）文件的类型;ls –l 命令执行后后显示的文件各个属性的意思 文件的类型: 普通文件，目录文件，链接文件，设备文件，管道，堆栈，套接字 各个属性： （1）第一个字符显示文件的类型 （2）第一个字符之后有3个三位字符组： 第一个三位字符组表示对于文件拥有者（u）对该文件的权限；
第二个三位字符组表示文件用户组（g）对该文件的权限； 第三个三位字符组表示系统其他用户（o）对该文件的权限； 若该用户组对此没有权限，一般显示“-”字符 5、（选择题）文件系统 ext2和ext3 swap文件系统 vfat文件系统 NFS文件系统 ISO9660文件系统 内存文件系统：proc、sys、ramdisk 嵌入式文件系统：cramfs、jffs、yaffs等 6、linux 目录结构下面放什么（了解常用） /bin 该目录中存放Linux的常用命令 /boot 该目录下存放的都是系统启动时要用到的程序 /dev 该目录包含了Linux系统中使用的所有外部设备，它实际上是访问这些外部设备的端口，你可以访问这些外部设备，与访问一个文件或一个目录没有区别/usr 用户应用程序和文件都存放在该目录下 /etc该目录存放了系统管理时要用到的各种配置文件和子目录，例如网络配置文件、文件系统等。 /home 用来存放该用户的主目录。
嵌入式基础实验报告 ——Linux下编译环境的设置 姓名：张耀丹 学号：131012692 班级：13级网络工程二班
一、实验目的 1、熟悉嵌入式Linux 开发环境，学会基于UP-CUP IOT-4412-II 型网关部分平台的Linux 开 发环境的配置和使用 2、利用arm-none-linux-gnueabi-gcc 交叉编译器编译程序，使用基于NFS 的挂载方式进行 实验，了解嵌入式开发的基本过程 二、实验环境 1、硬件：UP-CUP IOT-4412-II 型网关部分嵌入式实验平台，PC 机Pentium 500 以上, 硬盘 40G 以上,内存大于256M 2、软件：Vmware Workstation + Fedora Core 14 + 超级终端/Xshell + ARM-LINUX 交叉编译开 发环境 三、实验内容 1、本次实验使用Fedora14 操作系统环境,安装ARM-Linux 的开发库及编译器。创建一个新 目录，并在其中编写hello.c 和Makefile 文件。 2、学习在Linux 下的编程和编译过程，以及ARM 开发板的使用和开发环境的设置。将已 经编译好的文件通过NFS 方式挂载到目标开发板上运行 四、实验步骤 实验目录：/UP-CUP4412/SRC/exp/basic/Cortex/ 1、编译源程序 （1）在宿主机端任意目录下建立工作目录CortexA9，实际光盘目录中已经给出本次实验所需全面文件及代码，存放在Cortex目录下。 [root@localhost ~]# mkdir CortexA9 [root@localhost ~]# cd CortexA9 （2）编写程序源代码 在Linux 下的文本编辑器有许多，常用的是vim 和Xwindow 界面下的gedit 等，我们在开发过程中推荐使用vim，用户需要学习vim 的操作方法，请参考相关书籍中的关于vim 的操作指南。Kdevelope、anjuta 软件的界面与vc6.0 类似，使用它们对于熟悉windows 环境下开发的用户更容易上手。 实际的CortexA9.c 源代码较简单，如下： #include
迈普学习总结 经过在公司里学习了几个月，把大体的工作总结于下： 在参与1800-20 3G 路由的开发中，我参与了l2tp, gre ，静态路由, ipsec ，日志关键信息提取的编写。并同时参与了ipsec-tools 源码，linux kernel 网络协议栈源码，l2tpd 源码分析。并且同时了解了vrrp ，rip 等协议。 L2TP 模块： L2tp 代码流程： 其中认证过程分为pap 和chap 认证： Pap 认证： 认证信息
Chap 认证： 大体过程应该是这样的，中间也许有错，主要是记不大清楚了。 Pppd 向内核注册过程如下图： 做lac 的路由器通过拨号到lns ，通过上面的连接认证后，lns 会给lac 分配一个私有ip 地址，该Ip 地址可以和2通信。 通过这个过程后，久可以让内网1的pc 访问内网2的pc 。 内 路由器 路由器 内 lac lns lac lns lac lns lac lns 通过认证 发送加密数据，使LAC 认证信息 通过认证 inte
Gre 模块： 模型： 开始的时候，内网1和内网2是不能相互到达的，因为中间有许多中间网络。当建立好GRE 隧道后，内网1就可以和内网2通信了。 实现：GRE 脚本主要通过iproute2这个工具实现。使用的主要脚本命令： I p route add $name mode gre remote $remoteip local $localip ttl 255 I p route set $name up I p route add net $net/$mask dev $name 脚本流程：脚本从lua 保存的配置文件中获取到上面的变量值，然后通过以上指令，将变量值设置到相应的隧道中。 责任：主要担任gre 模块的测试（与linux ）。 DDNS 模块： 原理：DDNS 又叫动态域名解析。实用环境是在用户动态获取IP 地址的情况下。因为传统的DNS 只能与固定IP 地址绑定，一旦IP 地址发生变化，相应的域名将不能解析到变换后的IP 地址上。然后DDNS 改变了这一点。它以动态域名绑定的方式来完成这一点。什么叫动态域名呢？就是指在用户的IP 地址发生改变时，相应的DDNS 客户端会把自己现在的变化后的IP 地址传给DDNS 服务器，告诉它自己的IP 地址已经发生变化，需要服务器将以前绑定域名的IP 换成现在变化后的IP 地址。如果内部在加上端口映射，那么久可以实现路由器内部的主机间接与DNS 绑定，即其他人通过域名就能访问的内网的某台计算上的服务器。 责任：DDNS 的测试。 静态路由模块： 原理：举个例子，当一个路由器刚接入到一个网络中时，在这个陌生的环境中，它根本不知道去某个地址该怎么走，静态路由就相当于一个指路人，它告诉路由器某个IP 地址该怎么走。配置的时候，只需要告诉路由器到达某个网络需要从哪张网卡和相应网卡出去的网关地址就可以了。这样凡是到那个网络的IP 数据包，路由器都会将它从相应网卡转发出去（ttl-1）。它并不关心数据包能否真正的到达。 实现：具体命令：route add –net $net mask $netmask gw $gateway dev $device 责任：静态路由的脚本的基本框架。 Ipsec 模块： 原理：在内核2.6版本中已经存在ipsec 模块，该模块的主要作用是让数据包经过加密/认证从安全的隧道中到达指定的目标地址。它的有几种数据包格式，一种是esp,一种是ah,另一种是esp+ah 。他们的报文格式如下： Ah 是一种用于认证报文，它主要是给数据包提供认证，防重放；ESP 是一种用于加密报文，当然它也有认证的功能，并且也具有抗重放的机制。它是一种更优越于AH 的报文结构。另外，esp+ah 则是一种集esp 和ah 于一身的格式，当然它的安全性就更不可否认了。 整个模块分为两大类：第一类，kernel ipsec 的实现，第二类上层应用程序ike 即为ipsec 模块协商认证算法和加密算法的协议。下面谈谈ike 协
软件学院大作业设计报告课程名称： 题目:专业:班级:姓名学号: 基于UP-CUP2440平台的驱动程序开发和QT程序开发 计算机软件 计算机软件111班 鲁飞8000611038 卢惠民8000611021 戚成林8000611032 慕一聪8000611018 刘备8000611006 李岚职称：副教授 2014年6月11日 嵌入式Linux应用程序开发 任课教师: 完成时间:
一、小组成员分工 二、实验任务 三、主要仪器设备及耗材 四、实验步骤 、驱动 1. 基本知识： 2. 实验原理： 3. 具体实现： 二、QT计算器 1.QT程序设计 2. 虚拟机下进行编译： 3. 下载到开发板上运行： 六、实验数据及处理结果10 15 17 18 七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议18 19 八、参考资料：
、小组成员分工 分工: 鲁飞：QT设计与设计报告卢惠民：QT设计与设计报告戚成琳：驱动与设计报告慕一聪、刘备：设计报告 二、实验任务 1?编写基于UP-CUP2440硬件平台的GPIO驱动程序 必选功能：使中断按键按下后，开发板上的LED灯能作如下闪动： a）连续性闪动，跑马灯：如：1-2-3-1-2-3…或3-2-1-3-2-1 b）间隔性闪动：如：1-3-2-1-3-2…或3-1-2-3-1-2… 进阶功能：改变中断按键的控制功能，使中断按键按下后，LED灯不断闪亮，再 次按下后，LED灯灭。 2.QT计算器 三、主要仪器设备及耗材 PC, Windows Xp , H-JTAG，H-Flasher，DNW，开发实验箱。 四、实验步骤 、驱动 思路： 前后台思想： 在中断模块中设置一个计数的变量，每一次中断计数器加一。 然后在GP10驱动模块的ioctIO函数中分情况使跑马灯按要求闪动或熄灭。