江西省南昌市2015-2016学年度第一学期期末试卷
（江西师大附中使用）高三理科数学分析
一、整体解读
试卷紧扣教材和考试说明，从考生熟悉的基础知识入手，多角度、多层次地考查了学生的数学理性思维能力及对数学本质的理解能力，立足基础，先易后难，难易适中，强调应用，不偏不怪，达到了“考基础、考能力、考素质”的目标。试卷所涉及的知识内容都在考试大纲的范围内，几乎覆盖了高中所学知识的全部重要内容，体现了“重点知识重点考查”的原则。 1．回归教材，注重基础
试卷遵循了考查基础知识为主体的原则，尤其是考试说明中的大部分知识点均有涉及，其中应用题与抗战胜利70周年为背景，把爱国主义教育渗透到试题当中，使学生感受到了数学的育才价值，所有这些题目的设计都回归教材和中学教学实际，操作性强。 2．适当设置题目难度与区分度
选择题第12题和填空题第16题以及解答题的第21题，都是综合性问题，难度较大，学生不仅要有较强的分析问题和解决问题的能力，以及扎实深厚的数学基本功，而且还要掌握必须的数学思想与方法，否则在有限的时间内，很难完成。 3．布局合理，考查全面，着重数学方法和数学思想的考察
在选择题，填空题，解答题和三选一问题中，试卷均对高中数学中的重点内容进行了反复考查。包括函数，三角函数，数列、立体几何、概率统计、解析几何、导数等几大版块问题。这些问题都是以知识为载体，立意于能力，让数学思想方法和数学思维方式贯穿于整个试题的解答过程之中。
二、亮点试题分析
1．【试卷原题】11.已知,,A B C 是单位圆上互不相同的三点，且满足AB AC →
→
=，则A BA C →→
?的最小值为（ ）
A ．1
4- B ．12-
C ．34-
D ．1-
【考查方向】本题主要考查了平面向量的线性运算及向量的数量积等知识，是向量与三角的典型综合题。解法较多，属于较难题，得分率较低。
【易错点】1．不能正确用OA ，OB
，OC 表示其它向量。
2．找不出OB 与OA 的夹角和OB
与OC 的夹角的倍数关系。
【解题思路】1．把向量用OA ，OB
，OC 表示出来。
2．把求最值问题转化为三角函数的最值求解。
【解析】设单位圆的圆心为O ，由AB AC →
→
=得，22
()()OB OA OC OA -=- ，因为
1OA OB OC ===
，所以有，OB OA OC OA ?=? 则()()AB AC OB OA OC OA ?=-?-
2OB OC OB OA OA OC OA =?-?-?+
21OB OC OB OA =?-?+
设OB 与OA 的夹角为α，则OB
与OC 的夹角为2α
所以，cos22cos 1AB AC αα?=-+ 211
2(cos )22
α=--
即，AB AC ? 的最小值为1
2
-，故选B 。
【举一反三】
【相似较难试题】【2015高考天津，理14】在等腰梯形ABCD 中,已知
//,2,1,60AB DC AB BC ABC ==∠= ,动点E 和F 分别在线段BC 和DC 上,且,1,,9BE BC DF DC λλ
== 则AE AF ? 的最小值为.
【试题分析】本题主要考查向量的几何运算、向量的数量积与基本不等式.运用向量的几何
运算求,AE AF ，体现了数形结合的基本思想，再运用向量数量积的定义计算AE AF ? ，体
现了数学定义的运用，再利用基本不等式求最小值，体现了数学知识的综合应用能力.是思维能力与计算能力的综合体现. 【答案】
2918
【解析】因为1,9DF DC λ= 12
DC AB =
，
119199918CF DF DC DC DC DC AB λλλλλ
--=-=-== ，
AE AB BE AB BC λ=+=+ ，19191818AF AB BC CF AB BC AB AB BC λλλλ
-+=++=++=+ ，
()
221919191181818AE AF AB BC AB BC AB BC AB BC
λλλλλλλλλ+++?????=+?+=+++?? ? ?????
19199421cos1201818
λλ
λλ++=
?++???
?2117172992181818λλ=
++≥+= 当且仅当2192λλ=即23λ=时AE AF ? 的最小值为
29
18
. 2．【试卷原题】20. （本小题满分12分）已知抛物线C 的焦点()1,0F ，其准线与x 轴的
交点为K ，过点K 的直线l 与C 交于,A B 两点，点A 关于x 轴的对称点为D ． （Ⅰ）证明：点F 在直线BD 上； （Ⅱ）设8
9
FA FB →
→
?=
，求BDK ?内切圆M 的方程. 【考查方向】本题主要考查抛物线的标准方程和性质，直线与抛物线的位置关系，圆的标准方程，韦达定理，点到直线距离公式等知识，考查了解析几何设而不求和化归与转化的数学思想方法，是直线与圆锥曲线的综合问题，属于较难题。
【易错点】1．设直线l 的方程为(1)y m x =+，致使解法不严密。
2．不能正确运用韦达定理，设而不求，使得运算繁琐，最后得不到正确答案。 【解题思路】1．设出点的坐标，列出方程。 2．利用韦达定理，设而不求，简化运算过程。 3．根据圆的性质，巧用点到直线的距离公式求解。
【解析】（Ⅰ）由题可知()1,0K -，抛物线的方程为24y x =
则可设直线l 的方程为1x my =-，()()()112211,,,,,A x y B x y D x y -， 故2
14x my y x =-??
=?整理得2
440y my -+=，故121244
y y m y y +=??=? 则直线BD 的方程为()212221y y y y x x x x +-=--即2
222144y y y x y y ?
?-=- ?-??
令0y =，得1214
y y
x ==，所以()1,0F 在直线BD 上.
（Ⅱ）由（Ⅰ）可知121244
y y m y y +=??=?，所以()()2
12121142x x my my m +=-+-=-，
()()1211111x x my my =--= 又()111,FA x y →=-，()221,FB x y →
=-
故()()()2
1212121211584FA FB x x y y x x x x m →→
?=--+=-++=-，
则2
84
84,93
m m -=
∴=±，故直线l 的方程为3430x y ++=或3430x y -+=
21y y -==
故直线BD 的方程330x -=或330x -=，又KF 为BKD ∠的平分线，
故可设圆心()(),011M t t -<<，(),0M t 到直线l 及BD 的距离分别为3131
,54t t +--------------10分 由
31315
4t t +-=
得1
9t =或9t =（舍去）.故圆M 的半径为31253
t r +=
= 所以圆M 的方程为2
21499x y ?
?-+= ??
?
【举一反三】
【相似较难试题】【2014高考全国，22】 已知抛物线C ：y 2＝2px(p>0)的焦点为F ，直线y ＝4与y 轴的交点为P ，与C 的交点为Q ，且|QF|＝5
4|PQ|.
（1）求C 的方程；
（2）过F 的直线l 与C 相交于A ，B 两点，若AB 的垂直平分线l′与C 相交于M ，N 两点，且A ，M ，B ，N 四点在同一圆上，求l 的方程．
【试题分析】本题主要考查求抛物线的标准方程,直线和圆锥曲线的位置关系的应用,韦达定理,弦长公式的应用,解法及所涉及的知识和上题基本相同. 【答案】（1）y 2＝4x.
（2）x －y －1＝0或x ＋y －1＝0. 【解析】（1）设Q(x 0，4)，代入
y 2＝2px ，得
x 0＝8
p
，
所以|PQ|＝8p ，|QF|＝p 2＋x 0＝p 2＋8
p
.
由题设得p 2＋8p ＝54×8
p ，解得p ＝－2(舍去)或p ＝2，
所以C 的方程为y 2＝4x.
（2）依题意知l 与坐标轴不垂直，故可设l 的方程为x ＝my ＋1(m≠0)． 代入y 2＝4x ，得y 2－4my －4＝0. 设A(x 1，y 1)，B(x 2，y 2)， 则y 1＋y 2＝4m ，y 1y 2＝－4.
故线段的AB 的中点为D(2m 2＋1，2m)， |AB|＝
m 2＋1|y 1－y 2|＝4(m 2＋1)．
又直线l ′的斜率为－m ，
所以l ′的方程为x ＝－1
m y ＋2m 2＋3.
将上式代入y 2＝4x ，
并整理得y 2＋4
m y －4(2m 2＋3)＝0.
设M(x 3，y 3)，N(x 4，y 4)，
则y 3＋y 4＝－4
m
，y 3y 4＝－4(2m 2＋3)．
故线段MN 的中点为E ? ????
2m
2＋2m 2＋3，－2m ，
|MN|＝
1＋1
m 2|y 3－y 4|＝4（m 2＋1）2m 2＋1
m 2
.
由于线段MN 垂直平分线段AB ，
故A ，M ，B ，N 四点在同一圆上等价于|AE|＝|BE|＝1
2|MN|，
从而14|AB|2＋|DE|2＝1
4|MN|2，即 4(m 2＋1)2＋
? ????2m ＋2m 2＋? ??
??2
m 2＋22＝
4（m 2＋1）2（2m 2＋1）
m 4
，
化简得m 2－1＝0，解得m ＝1或m ＝－1， 故所求直线l 的方程为x －y －1＝0或x ＋y －1＝0.
三、考卷比较
本试卷新课标全国卷Ⅰ相比较，基本相似，具体表现在以下方面： 1. 对学生的考查要求上完全一致。
即在考查基础知识的同时，注重考查能力的原则，确立以能力立意命题的指导思想，将知识、能力和素质融为一体，全面检测考生的数学素养，既考查了考生对中学数学的基础知识、基本技能的掌握程度，又考查了对数学思想方法和数学本质的理解水平，符合考试大纲所提倡的“高考应有较高的信度、效度、必要的区分度和适当的难度”的原则． 2. 试题结构形式大体相同，即选择题12个，每题5分，填空题4 个，每题5分，解答题8个（必做题5个），其中第22，23，24题是三选一题。题型分值完全一样。选择题、填空题考查了复数、三角函数、简易逻辑、概率、解析几何、向量、框图、二项式定理、线性规划等知识点，大部分属于常规题型，是学生在平时训练中常见的类型．解答题中仍涵盖了数列，三角函数，立体何，解析几何，导数等重点内容。
3. 在考查范围上略有不同，如本试卷第3题，是一个积分题，尽管简单，但全国卷已经不考查了。
四、本考试卷考点分析表（考点/知识点，难易程度、分值、解题方式、易错点、是否区分度题）
嵌入式TCP_IP协议栈说明书 杨文斌 2008-9-1
一、总则 本文件是嵌入式TCP/IP协议栈的说明文件，嵌入式TCP/IP应用开发人员可通过阅读本文件，掌握在嵌入式TCP/IP协议栈的基础上开发服务器和客户端应用程序，如FTP服务器，WEB服务器，串口服务器等等。 二、参考文件 1)TCP_IP详解卷1，2，3 2)RFC 959 (rfc959) - File Transfer Protocol.htm 3)rfc1945- Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.0 三、技术说明 1)用户应用协议栈则需要编写以太网的数据报收发驱动，就可以使用协议栈提供的标准SOCKET API，完成服务器和客户端应用程序的开发。 2)协议栈运行于非操作系统的环境下，因此它的运行速度与一般采用多任务操作系统的TCP/IP协 议，速度相对说来要快。 3)协议栈完成的功能包括ARP，IP，ICMP（ping），TCP，UDP，暂不支持IGMP，RARP。 4)协议栈采用C代码编写，可方便的移植于各种单片机平台。 5)协议栈在ARM7+RTL8019硬件环境下测试，并建立了FTP服务器和WEB服务器，性能稳定。 6)协议栈建立的FTP服务器和WEB服务器与Internet Explorer浏览器和ftp.exe相互兼容。 7)协议栈每一个SOCKET上建了数据缓冲队列(数据结构)，用于接收SOCKET的并发数据，实现 多SOCKET的并发数据报处理，可同时运行FTP服务器和WEB服务器。 8)协议栈实现了ACK的延时答应（200ms），支持TCP多包发送和接收，但未支持TCP数据报的 失序处理，因此适合局域网内使用。 四、SOCKET API函数 1)函数SOCKET * socket(u16 af,u16 type,u16 protocol) 本函数功能是从SOCKET pool中分配一个SOCKET插口，供应用程序使用，其参数说明如下： 1.参数af，type—无意义，保留为扩充功能使用。 2.参数protocol—为分配SOCKET的类型，包括TCP_PROTOCOL和UDP_PROTOCOL两个 类型。 3.返回值：函数执行成功，返回SOCKET*指针指向一个SOCKET，失败返回NULL 2)函数u16 bind(SOCKET * sock,struct sockaddr * address,u8 len) 本函数功能是将IP地址和端口绑定到一个SOCKET 指针* sock指向的SOCKET。 1.SOCKET * sock—指向被绑定的SOCKET。 2.struct sockaddr * address—指向IP地址和端口。 3.len—无意义，保留为扩充功能使用。 4.返回值：SUCC。 3)函数u16 listen(SOCKET * sock, u16 QTY) 本函数功能是启动被绑定了地址和端口的SOCKET * sock，触发其为监听状态。本函数由服务 器端应用程序使用。 1.SOCKET * sock—指向被bind的SOCKET。 2.返回值：SUCC。 4)函数u16 connect(SOCKET * sock, struct sockaddr * sevaddr,u8 len) 本函数功能是用于建立一个连接到服务器，服务器的地址和端口由参数sevaddr指定。该函数由 客户端使用。 1.SOCKET * sock—指向被连接的本地SOCKET。 2.struct sockaddr * sevaddr,-- 服务器的地址和端口.
Arda Technology Arda Tech P.F.FU 2014-12-19 Ver 0.1 #elif defined(USE_XXXXXX) #include "os_port_xxxxxx.h"
NicType type;//控制器类型。0：以太网接口，1：PPP接口，2：6LowPan接口 NicInit init;//控制器初始化函数指针 NicTick tick;//控制器周期性事务处理函数指针 NicEnableIrq enableIrq;//打开控制器中断函数指针 NicDisableIrq disableIrq;//关闭控制器中断函数指针 NicEventHandler eventHandler;//控制器中断响应函数指针，这个是下半段的中断处理部分。 NicSetMacFilter setMacFilter;//配置多播MAC地址过滤函数指针 NicSendPacket sendPacket;//发送包函数指针 NicWritePhyReg writePhyReg;//写PHY寄存器函数指针 NicReadPhyReg readPhyReg;//读PHY寄存器函数指针 bool_t autoPadding;//是否支持自动填充 bool_t autoCrcGen;//是否支持自动生成CRC校验码 bool_t autoCrcCheck;//是否支持自动检查CRC错误 NicSendControlFrame sendControlFrame;//发送控制帧函数指针 NicReceiveControlFrame receiveControlFrame;//接收控制帧函数指针 NicPurgeTxBuffer purgeTxBuffer;//清除发送缓冲函数指针 NicPurgeRxBuffer purgeRxBuffer;//清除接受缓存函数指针 xxxxEthInitGpio(...)//用于在init中初始化GPIO。 xxxxEthInitDmaDesc(...)//用于在init中初始化DMA任务描述符列表。 XXXX_Handler(...)//用于MAC中断的上半段处理。 xxxxEthReceivePacket(...)//用于在eventHandler中收包，把数据从dma的缓冲复制到外部缓冲。xxxxEthCalcCrc(...)//计算CRC值，这个函数基本上是固定的。 xxxxEthDumpPhyReg(...)//用于调试的打印PHY寄存器列表值。
基于ARM的嵌入式TCP／IP协议的实现 该系统可以将数据按网络协议处理，实现数据的以太网传输。其是一套基于嵌入式实时操作系统的嵌入式网络软件开发平台，即在μC／OS—II的平台上，实现ARM微处理器的TCP／IP协议，在此平台之上，可以方便地进行嵌入式应用系统的开发。 0 引言 以太网具有通用性强、技术成熟、带宽迅速增加等特性，工业控制领域出现嵌入式技术，尤其是ARM技术的发展和DSP在工业控制领域的广泛应用，利用嵌入式技术实现以太网通信已经不难见到。嵌入式实时操作系统接入网络后将使远程监测、远程控制、远程诊断和远程维护变得越来越容易。从根本上讲，嵌入式设备接入网络，当前基本采用基于TCP／IP的通信协议。该方案以LPC2210为核心元件研究基于ARM的嵌入式TCP／IP协议的实现的硬件电路，同时在μC／OS一Ⅱ平台上编写应用软件程序。下面对系统做详实的阐述，并重点介绍嵌入式实时操作系统μC／OS—II应用于TCP／IP时应进行合理的裁减。 1 系统硬件设计 基于ARM的嵌入式TCP／IP网络通信系统主要包括ARM芯片和以太网控制器等芯片组成的以太网接口、驱动软件和嵌入式TCP／IP 协议栈。硬件原理图如图1所示。
该方案设计相对简单，硬件电路中采用的LPC2210是Philips 公司推出的微处理器，带有16 KBRAM，76个通用I／O口，12个独立外部中断引脚，集成有8通道的10位A／D，能够基于芯片设计复杂的系统。虽然LPC2210具有较快的访问速度，但片内没有集成FLASH，所以这里扩展1片16 Mb FLASH SST39VFl60来保存用户程序。其架构满足μC／OS—II正常运行的基本要求。 RTL8019AS是台湾Realtek半导体公司生产的以太网控制器，其性能包括：支持EthernetII和IEEE802．3标准；支持8／16位数据总线；内置16 KWord的SRAM；全双工，收发同时达到10 Mb／s；支持BNC，AUI，UTP介质。RTLS019AS可提供100脚的TQFP封装，减少了PCB面积，更适合于嵌入式系统。HR901170A是汉仁电子有限公司生产的RJ45接口连接器(带网络变压器／滤波器)，该连接器满足IEEES02．3和IEEE902．3ab标准，能够较好地抑制电磁干扰。通过HR901170A系统就可以连接到以太网上。
《专业综合实践》 训练项目报告训练项目名称：TCP/IP协议栈
1.IP协议 IP协议是TCP/IP协议的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGCP的数据都以IP数据格式传输。要注意的是，IP不是可靠的协议，这是说，IP协议没有提供一种数据未传达以后的处理机制－－这被认为是上层协议－－TCP或UDP要做的事情。所以这也就出现了TCP是一个可靠的协议，而UDP就没有那么可靠的区别。这是后话，暂且不提 1.1.IP协议头如图所示
挨个解释它是教科书的活计，我感兴趣的只是那八位的TTL字段，还记得这个字段是做什么的么？这个字段规定该数据包在穿过多少个路由之后才会被抛弃(这里就体现出来IP协议包的不可靠性，它不保证数据被送达)，某个ip数据包每穿过一个路由器，该数据包的TTL数值就会减少1，当该数据包的TTL成为零，它就会被自动抛弃。这个字段的最大值也就是255，也就是说一个协议包也就在路由器里面穿行255次就会被抛弃了，根据系统的不同，这个数字也不一样，一般是32或者是64，Tracerouter这个工具就是用这个原理工作的，tranceroute 的-m选项要求最大值是255，也就是因为这个TTL在IP协议里面只有8bit。 现在的ip版本号是4，所以也称作IPv4。现在还有IPv6，而且运用也越来越广泛了。 1.2.IP路由选择 当一个IP数据包准备好了的时候，IP数据包（或者说是路由器）是如何将数据包送到目的地的呢？它是怎么选择一个合适的路径来"送货"的呢？ 最特殊的情况是目的主机和主机直连，那么主机根本不用寻找路由，直接把数据传递过去就可以了。至于是怎么直接传递的，这就要靠ARP协议了，后面会讲到。 稍微一般一点的情况是，主机通过若干个路由器(router)和目的主机连接。那么路由器就要通过ip包的信息来为ip包寻找到一个合适的目标来进行传递，比如合适的主机，或者合适的路由。路由器或者主机将会用如下的方式来处理某一个IP数据包 如果IP数据包的TTL（生命周期）以到，则该IP数据包就被抛弃。 搜索路由表，优先搜索匹配主机，如果能找到和IP地址完全一致的目标
mTCP:A Highly Scalable User-level TCP Stack for Multicore Systems EunYoung Jeong,Shinae Woo,Muhammad Jamshed,Haewon Jeong Sunghwan Ihm*,Dongsu Han,and KyoungSoo Park KAIST*Princeton University Abstract Scaling the performance of short TCP connections on multicore systems is fundamentally challenging.Although many proposals have attempted to address various short-comings,inef?ciency of the kernel implementation still persists.For example,even state-of-the-art designs spend 70%to80%of CPU cycles in handling TCP connections in the kernel,leaving only small room for innovation in the user-level program. This work presents mTCP,a high-performance user-level TCP stack for multicore systems.mTCP addresses the inef?ciencies from the ground up—from packet I/O and TCP connection management to the application inter-face.In addition to adopting well-known techniques,our design(1)translates multiple expensive system calls into a single shared memory reference,(2)allows ef?cient?ow-level event aggregation,and(3)performs batched packet I/O for high I/O ef?ciency.Our evaluations on an8-core machine showed that mTCP improves the performance of small message transactions by a factor of25compared to the latest Linux TCP stack and a factor of3compared to the best-performing research system known so far.It also improves the performance of various popular applications by33%to320%compared to those on the Linux stack. 1Introduction Short TCP connections are becoming widespread.While large content transfers(e.g.,high-resolution videos)con-sume the most bandwidth,short“transactions”1dominate the number of TCP?ows.In a large cellular network,for example,over90%of TCP?ows are smaller than32KB and more than half are less than4KB[45]. Scaling the processing speed of these short connec-tions is important not only for popular user-facing on-line services[1,2,18]that process small messages.It is 1We refer to a request-response pair as a transaction.These transac-tions are typically small in size.also critical for backend systems(e.g.,memcached clus-ters[36])and middleboxes(e.g.,SSL proxies[32]and redundancy elimination[31])that must process TCP con-nections at high speed.Despite recent advances in soft-ware packet processing[4,7,21,27,39],supporting high TCP transaction rates remains very challenging.For exam-ple,Linux TCP transaction rates peak at about0.3million transactions per second(shown in Section5),whereas packet I/O can scale up to tens of millions packets per second[4,27,39]. Prior studies attribute the inef?ciency to either the high system call overhead of the operating system[28,40,43] or inef?cient implementations that cause resource con-tention on multicore systems[37].The former approach drastically changes the I/O abstraction(e.g.,socket API) to amortize the cost of system calls.The practical lim-itation of such an approach,however,is that it requires signi?cant modi?cations within the kernel and forces ex-isting applications to be re-written.The latter one typically makes incremental changes in existing implementations and,thus,falls short in fully addressing the inef?ciencies. In this paper,we explore an alternative approach that de-livers high performance without requiring drastic changes to the existing code base.In particular,we take a clean-slate approach to assess the performance of an untethered design that divorces the limitation of the kernel implemen-tation.To this end,we build a user-level TCP stack from the ground up by leveraging high-performance packet I/O libraries that allow applications to directly access the packets.Our user-level stack,mTCP,is designed for three explicit goals: 1.Multicore scalability of the TCP stack. 2.Ease of use(i.e.,application portability to mTCP). 3.Ease of deployment(i.e.,no kernel modi?cations). Implementing TCP in the user level provides many opportunities.In particular,it can eliminate the expen-sive system call overhead by translating syscalls into inter-process communication(IPC).However,it also in-
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d41758302.html, 嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ网络通信协议的实现 作者：龚峰文王剑 来源：《硅谷》2008年第24期 [摘要]TCP/IP已成为网络互联的标准，并成为支持Internet/Intranet的协议标准。就是针对当前流行的TCP/IP网络通信协议的实现进行具体的研究和探讨。 [关键词]TCP/IP协议 Internet 网络通信 中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1220053－01 Internet已经发展得更加商业化，更加面向消费者，尽管基本目的发生了改变，但其最初的质量标准（也就是开放式、抗毁性和可靠性）依然是必需的。这些特性包括可靠传输数据、自动检测、避免网络发生错误等。更重要的就是TCP/IP是一个开放式的通信协议，开放性就意味着在任何组合间，不管这些设备的物理特征有多大差异，都可以进行通信。 一、标准TCP/IP协议 如同OSI参考模型一样，TCP/IP也是一种分层模型。与OSI参考模型不同的是，TCP/IP 参考模型更侧重于互联设备间的数据传送，而不是严格的功能层次划分。TCP/IP通过解释功 能层次分布的重要性来做到这一点，但它仍为设计者具体实现协议留下很大的余地。因此，OSI参考模型适用于解释互联网络的通信机制，而TCP/IP更适合做互联网络协议的市场标 准。 TCP/IP协议是一套把因特网上的各种系统互联起来的协议组，可以保证因特网上数据准 确又快速地传输。TCP/IP协议是一个很大的协议族，通常表示为一个简化的四层模型。这四 层分别是应用层、传输层、网络层和链路层。 二、IP协议的实现
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/d41758302.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
嵌入式TCPIP协议栈 嵌入式TCP/IP协议栈 目前，市场上几乎所有的嵌入式TCP/IP协议栈都是根据BSD版的TCP/IP协议栈改写的。在商业嵌入式TCP/IP协议栈大都相当昂贵的情况下，很多人转而使用一些源代码公开的免费协议栈，并加以改造应用。目前较为著名的免费协议栈有： lwIP(Light weight TCP/IP Stack)——支持的协议比较完整，一般需要多任务环境支持，代码占用ROM>40KB，不适合8位机系统，没有完整的应用文档； uC/IP(TCP/IP stack for uC/OS)—基于uC/OS的任务管理，接口较复杂，没有说明文档。 笔者采用的协议栈系瑞典计算机科学研究所Adam Dunkels开发的uIP0.9。其功能特性总结如下： *完整的说明文档和公开的源代码（全部用C语言编写，并附有详细注释）； *极少的代码占用量和RAM资源要求，尤其适用于8/16位单片机（见表1）； *高度可配置性，以适应不同资源条件和应用场合； *支持ARP、IP、ICMP、TCP、UDP（可选）等必要的功能特性； *支持多个主动连接和被动连接并发，支持连接的动态分配和释放； *简易的应用层接口和设备驱动层接口； *完善的示例程序和应用协议实现范例。 表1 uIP在ATMEL AVR上代码和RAM占用情况 协议模块代码大小/B 使用的RAM/B ARP 1324 118 IP/ICMP/TCP 3304 360 HTTP 994 110 校验和函数636 0 数据包缓存0 400 总和6258 988
注：配置为1个TCP听端口，10个连接，10个ARP表项，400字节数据包缓存。 正是由于uIP所具有的显著特点，自从0.6版本以来就被移植到多种处理器上，包括MSP430、AVR和Z80等。笔者使用的uIP0.9是2003年11月发布的版本。目前，笔者已将它成功移植到MCS-51上了。 2 uIP0.9的体系结构 uIP0.9是一个适用于8/16位机上的小型嵌入式TCP/IP协议栈，简单易用，资源占用少是它的设计特点。它去掉了许多全功能协议栈中不常用的功能，而保留网络通信所必要的协议机制。其设计重点放在IP、ICMP和TCP协议的实现上，将这三个模块合为一个有机的整体，而将UDP和ARP协议实现作为可选模块。UIP0.9的体系结构如图1所示。 UIP0.9处于网络通信的中间层，其上层协议在这里被称之为应用程序，而下层硬件或固件被称之为网络设备驱动。显然，uIP0.9并不是仅仅针对以太网设计的，以具有媒体无关性。 为了节省资源占用，简化应用接口，uIP0.9在内部实现上作了特殊的处理。 ①注意各模块的融合，减少处理函数的个数和调用次数，提高代码复用率，以减少ROM占用。 ②基于单一全局数组的收发数据缓冲区，不支持内存动态分配，由应用负责处理收发的数据。 ③基于事件驱动的应用程序接口，各并发连接采用轮循处理，仅当网络事件发生时 ，由uIP内核唤起应用程序处理。这样，uIP用户只须关注特定应用就可以了。传统的TCP/IP实现一般要基于多任务处理环境，而大多数8位机系统不具备这个条件。 ④应用程序主动参与部分协议栈功能的实现（如TCP的重发机制，数据包分段和流量控制），由uIP内核设置重发事件，应用程序重新生成数据提交发送，免去了大量内部缓存的占用。基于事件驱动的应用接口使得这些实现较为简单。 3 uIP的设备驱动程序接口 uIP内核中有两个函数直接需要底层设备驱动程序的支持。 一是uip_input()。当设置驱动程序从网络层收到的一个数据包时要调用这个函数，
TCP/IP协议族 IPv4包 UDP包 UDP的伪首部（根据IP数据包的内容建立） UDP校验和覆盖的内容超出了UDP数据报本身的X围。计算校验和，先把零值赋予校验和字段，然后对整个对象，包括伪首部、UDP的首部和用户数据，算出一个16比特的二进制
TCP包 TCP的伪首部（根据IP数据包的内容建立） 三次握手报文序列 在网点1的事件网络报文在网点2的事件 发送SYN seq=x 接收SYN报文段 发送SYN seq=y，ACK x+1
接收SYN+ACK报文段 发送ACK y+1 接收ACK报文段 TCP连接关闭的三次握手 在网点1的事件网络报文在网点2的事件 （应用程序关闭连接） 发送FIN seq=x 接收FIN报文段 发送ACK x+1 接收ACK报文段 发送FIN seq=y，ACK x+1 接收FIN+ACK报文段 发送ACK y+1 接收ACK报文段 IPv6 IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。IPv6采用了分级地址模式、高效IPXX、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。
IPv4和IPv6的主要差别 IPv6包结构 IPv6包由IPv6XX、扩展XX和上层协议数据单元三部分组成:
IPv6XX Version(4bit) Traffic Class(8bit) Flow Label(20bit) Payload Length(16bit) Next Header(8bit) Hop Limit(8bit) Source IP address (128bit) Destination IP address (128bit) 附：常用的Next Header 字段值表 扩展头 一个典型的IPv6包，没有扩展头。仅当需要路由器或目的节点做某些特殊处理时，才由发送方添加一个或多个扩展头。与IPv4不同，IPv6扩展头长度任意，不受40字节限制，但是为了提高处理选项头和传输层协议的性能，扩展头总是8字节长度的整数倍。 目前，RFC 2460中定义了以下6个IPv6扩展头： 1）Hop-by-Hop选项XX 包含分组传送过程中，每个路由器都必须检查和处理的特殊参数选项。Hop-by-Hop选 项XX中的选项描述一个分组的某些特性或用于提供填充。这些选项有： Pad1选项（选项类型为0），填充单字节。
嵌入式系统的TCP/IP协议栈的研究与设计 高晓晶 电子科技大学电子工程学院，成都（610054） E-mail: 40384719@https://www.doczj.com/doc/d41758302.html, 摘要：本文首先介绍了嵌入式TCP/IP协议栈的研究意义和科研背景，然后针对嵌入式系统硬件资源较少，通常缺乏足够的CPU和存储器资源以支持整个TCP/IP协议族的问题，提出针对不同的网络应用对协议栈进行精简的方案，只保留其基本功能，以满足网络应用的需要。 关键词：嵌入式系统，TCP/IP，协议栈，Internet 1. 引言 Internet技术的不断发展，将丰富的信息带入了人们的日常生活以及生产生活中，Internet的应用领域也不断扩大，除了传统的信息检索、电子邮件、远程登陆外，各种新应用(如信息家电，远程数据采集，工业控制)也越来越受人们的关注。接入Internet的主体也慢慢开始发生变化，越来越多的嵌入式应用需要支持网络功能。 实际上在全球每年的CPU出产量中，绝大部分是嵌入式的微处理器，可见嵌入式系统的应用比通用计算机系统广泛的多。嵌入式系统的应用更是涉及制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等各个领域。可见，如果将信息资源如此丰富的嵌入式系统接入Internet的话，将会给Internet的发展带来一个新的飞跃，真正实现全球资源共享。嵌入式TCP/IP协议栈就是嵌入式系统接入Internet的基础，TCP/IP协议是一种全世界通用的网络协议，嵌入式系统只有服从这种通用协议才可以和别的系统建立联系，才可以接入Internet。 2. 嵌入式TCP/IP研究现状和主要困难 在数据采集领域，一些小型监测设备需要增加网络功能来实现远程数据传输功能。而现存的IP网诸如全球Internet网的趋势愈演愈烈，只要那些设备上实现了TCP/IP协议并增加一个网络接口，就可以方便的接入到现有的网络中，所以小型设备的网络接入技术一直是大家关注的焦点。而使小型设备与Internet通信，实现一个短小精悍且占用资源比较少的嵌入式TCP/IP协议栈则是其核心所在，其次硬件的选取要根据项目的实际需要而定。 将嵌入式系统与Internet网络结合起来的思想很早以前就有了，主要的困难在于：一方面，Internet网上的各种通信协议对于计算机的存储器、运算速度的要求比较高，而嵌入式系统以前大部分用的是8位的微处理器,如果要支持TCP/IP等Internet协议将占用大量系统资源，或根本不可能实现；另一方面，在嵌入式系统的应用上，微处理器的型号、种类非常多，要在不同的微处理器上实现相应的网络功能，设计人员要先熟悉该型号微处理器结构特点和相应的汇编语言，所以使得将嵌入式系统与Internet结合起来存在一定的难度。但是随着16位和32位MCU速度增快，存储器容量增大，尤其是32位MCU的出现，使嵌入式系统和Internet的结合成为可能。 3. 嵌入式系统接入Internet的主要解决方案 目前嵌入式系统的Internet接入技术主要有三种[1]：
《专业综合实践》 训练项目报告 训练项目名称：TCP/I P 协议栈 1、IP 协议 IP 协议就是TCP/IP 协议得核心,所有得TCRUDPJMCP, I GCP 得数据都 以IP 数据格式传输。要注意得就是，IP 不就是可靠得协议，这就是说，I P 协议 没有提供一种数据未传达以后得处理机制一一这被认为就是上层协议一一TCP 或UDP 要做得事情。所以这也就出现了 TCP 就是一个可靠得协议，而UDP 就 没有那么可靠得区别。这就是后话，暂且不提 1、1、IP 协议头如图所示 挨个解释它就是教科书得活计，我感兴趣得只就是那八位得TT L 字段，还记 得这个字段就是做什么得么？这个字段规定该数据包在穿过多少个路山之后才 会被抛弃（这里就体现出来I P 协议包得不可靠性，它不保证数据被送达），某个 ip 数据包每穿过一个路III 器，该数据包得TTL 数值就会减少1,当该数据包得T TL 成为零，它就会被自动抛弃。这个字段得最大值也就就是2 5 5,也就就是说 一个协议包也就在路由器里面穿行2 55次就会被抛弃了，根据系统得不同，这个 数字也不一样，一般就是32或者就是64, T r acero ute r 这个工具就就是用这个 原理丄作得，trancer o ute 得-m 选项要求最大值就是25 5，也就就是因为这个T TL 在IP 协议里面只有8b i to 现在得ip 版本号就是4,所以也称作IPv 4。现在还有IPv 6 ,而且运用也 越来越广泛了。 1、2、IP 路由选择 当一个IP 数据包准备好了得时候,IP 数据包（或者说就是路111器）就是如何 将数据包送到LI 得地得呢?它就是怎么选择一个合适得路径来”送货“得呢？ 最特殊得情况就是U 得主机与主机直连,那么主机根本不用寻找路山，直接 把数 ii 恤如紀伯 字方
详解uIP TCPIP协议栈在51单片机上的设计实现 一引言 随着信息技术的不断发展，以及人们对日常生活舒适度、方便度要求的提高，信息家电、智能仪表等产品越来越频繁的出现在我们的生活当中；人们也越来越热衷于把家电、仪表等设备连接到Internet 中，从而可以方便、及时的对它们进行远程察看、远程控制。把这些设备接入Internet ,就需要考虑TCP/IP 网络协议的实现。 51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。本文将简要描述uIP的实现方法，分析uIP协议栈的应用接口，并讨论如何将其应用到51系列单片机上。 二uIP协议栈的实现方法简述 uIP协议栈主要提供了三个函数供系统底层调用。即uip_init（），uip_input（）和uip_periodic（）。其与应用程序的主要接口是UIP_APPCALL（）。ip_init（）是系统初始化时调用的，主要初始化协议栈的侦听端口和默认所有连接是封闭的。当网卡驱动收到一个输进包时，将放进全局缓冲区uip_buf中，包的大小由全局变量uip_len约束。同时将调用uip_input （）函数，这个函数将会根据包首部的协议处理这个包和需要时调用应用程序。当uip_input （）返回时，一个输出包同样放在全局缓冲区uip_buf里，大小赋给uip_len.假如uip_len是0,则说明没有包要发送。否则调用底层系统的发包函数将包发送到网络上。uIP周期计时是用于驱动所有的uIP内部时钟事件。当周期计时激发，每一个TCP连接都会调用uIP函数uip_periodic（）。类似于uip_input（）函数。uip_periodic（）函数返回时，输出的IP包要放到uip_buf中，供底层系统查询uip_len的大小发送。 uIP实现了TCP/IP协议集的四个基本协议：ARP地址解析协议，IP网际互联协议，ICMP 网络控制报文协议和TCP传输控制协议。为了在8位16位处理器上应用，uIP协议栈在各层协议实现时采用有针对性的方法，保持代码大小和存储器使用量最小。 1 实现ARP地址解析协议时为了节省存储器，ARP应答包直接覆盖ARP请求包。
LwIP协议栈开发嵌入式网络的三种方法分析 摘要轻量级的TCP/IP协议栈LwIP，提供了三种应用程序设计方法，且很容易被移植到多任务的操作系统中。本文结合μC/OS-II这一实时操作系统，以建立TCP服务器端通信为例，分析三种方法以及之间的关系，着重介绍基于raw API的应用程序设计。最后在ST公司STM32F107微处理器平台上验证，并给出了测试结果。 关键词LwIP协议栈；μC/OS-II；嵌入式网络；STM32F107； 随着嵌入式系统功能的多样化以及网络在各个领域的中的广泛应用，具备网络功能的嵌入式设备拥有更高的使用价值和更强的通用性。然而大部分嵌入式设备使用经济型处理器，受内存和速度限制，资源有限，不需要也不可能完整实现所有的TCP/IP协议，有时只需要满足实际需求就行。LwIP是由瑞典计算机科学研究院开发的轻量型TCP/IP协议栈，其特点是保持了以太网的基本功能，通过优化减少了对存储资源的占用。LwIP是免费、开源的，任何人可以使用，能够在裸机的环境下运行，当然设计的时候也考虑了将来的移植问题，可以很容易移植到多任务操作系统中。本文介绍了以ARM微处理器STM32F107和PHY接口DP83848为平台，构建的嵌入式系统中，采用LwIP和嵌入式操作系统μC/OS-II，使用协议栈提供的三种应用程序接口，实现嵌入式设备的网络通信功能。 1LwIP和μC/OS-II介绍 1.1 LwIP协议栈 LwIP协议是瑞士计算机科学院的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。LwIP含义是light weight(轻型)IP协议，在实现时保持了TCP协议的主要功能基础上减少对RAM的占用，一般它只需要几十K的RAM和40K左右的ROM 就可以运行，这使LwIP协议栈很适合在低端嵌入式系统中使用。 LwIP协议栈的设计才用分层结构的思想，每一个协议都作为一个模块来实现，提供一些与其它协议的接口函数。所有的TCP/IP协议栈都在一个进程当中，这样TCP/IP协议栈就和操作系统内核分开了。而应用程序既可以是单独的进程也可以驻留在TCP/IP进程中，它们之间利用ICP机制进行通讯。如果应用程序是单独的线程可以通过操作系统的邮箱、消息队列等，与协议栈进程通讯。如果应用程序驻留在协议栈进程中，则应用程序可以通过内部回调函数和协议栈进程通讯。 1.2 μC/OS-II实时操作系统 μC/OS-II是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪及占先式的实时多任务操作系统，是专门为嵌入式应用设计的实时操作系统内核，已广泛的应用在各种嵌入式系统中。 μC/OS-II是多任务系统，内核负责管理各个任务，每个任务都有其优先级，μC/OS-II 最多可以管理64个任务，其每个任务都拥有自己独立的堆栈。μC/OS-II提供了非常丰富的系统服务功能，比如信号量、消息邮箱、消息队列、事件标志、内存管理和时间管理等，这些功能可以帮助用户实现非常复杂的应用。 1.3 LwIP协议栈移植到μC/OS-II LwIP协议栈在设计的时候就考虑到了将来的移植问题，因此把所有与硬件、操作系统、编译器有关的部分都全部独立起来，形成了一个操作系统模拟层。操作系统模拟层用进程间的信号量、邮箱机制处理通信问题，而μC/OS-II是一个基于任务调度的嵌入式实时操作系