Linux中与内核通信的Netlink机制
Netlink在2.6版本的内核中变化也是很大的，在最新的2.6.37内核中，其定义已经改成下面这种形式，传递的参数已经达到6个。其中第一个参数和mutex参数都是最新添加的。Mutex 也可以为空。这里主要是关于内核空间中的netlink函数的使用。
extern struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net,
int unit,unsigned int groups,
void (*input)(struct sk_buff *skb),
struct mutex *cb_mutex,
struct module *module);
struct net是一个网络名字空间namespace，在不同的名字空间里面可以有自己的转发信息库，有自己的一套net_device等等。默认情况下都是使用init_net这个全局变量，下面是内核中调用netlink_kernel_create()函数的一个示例。
在内核中，
audit_sock = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_AUDIT, 0,
audit_receive, NULL, THIS_MODULE);
模块调用函数netlink_unicast 来发送单播消息：
int netlink_unicast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid, int nonblock)
参数ssk为函数netlink_kernel_create()返回的socket，参数skb存放消息，它的data字段指向要发送的netlink消息结构，而skb的控制块保存了消息的地址信息，前面的宏NETLINK_CB(skb)就用于方便设置该控制块，参数pid为接收消息进程的pid，参数nonblock 表示该函数是否为非阻塞，如果为1，该函数将在没有接收缓存可利用时立即返回，而如果为0，该函数在没有接收缓存可利用定时睡眠。
netlink的内核实现在.c文件net/core/af_netlink.c中，内核模块要想使用netlink，也必须包含头文件linux/netlink.h。内核使用netlink需要专门的API，这完全不同于用户态应用对netlink的使用。如果用户需要增加新的netlink协议类型，必须通过修改linux/netlink.h来实现，当然，目前的netlink实现已经包含了一个通用的协议类型NETLINK_GENERIC以方便用户使用，用户可以直接使用它而不必增加新的协议类型。前面讲到，为了增加新的netlink 协议类型，用户仅需增加如下定义到linux/netlink.h就可以：
只要增加这个定义之后，用户就可以在内核的任何地方引用该协议。
在内核中，为了创建一个netlink socket用户需要调用如下函数：
extern struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net,
int unit,unsigned int groups,
void (*input)(struct sk_buff *skb),
struct mutex *cb_mutex,
struct module *module);
struct net是一个网络名字空间namespace，在不同的名字空间里面可以有自己的转发信息库，有自己的一套net_device等等。默认情况下都是使用init_net这个全局变量
参数unit表示netlink协议类型，如NETLINK_MYTEST，参数input则为内核模块定义的netlink消息处理函数，当有消息到达这个netlink socket时，该input函数指针就会被引用。函数指针input的参数skb实际上就是函数netlink_kernel_create返回的struct sock指针，sock实际是socket的一个内核表示数据结构，用户态应用创建的socket在内核中也会有一个struct sock结构来表示。
函数input()会在发送进程执行sendmsg()时被调用，这样处理消息比较及时，但是，如果消息特别长时，这样处理将增加系统调用sendmsg()的执行时间，也就是说当用户的程序调用sendmsg ()函数时，如果input（）函数处理时间过长，也就是说input()函数不执行不完，用户程序调用的sendmsg()函数就不会返回。只有当内核空间中的input()函数返回时，用户调用的sendmsg()函数才会返回。对于这种情况，可以定义一个内核线程专门负责消息接收，而函数input 的工作只是唤醒该内核线程，这样sendmsg将很快返回。（这里网上的的说明）不过在查看Linux2.6.37版本的内核时并没有发现这种处理过程，一般都是按下面的方法进行处理。
这里注册的netlink协议为NETLINK_XFRM。
nlsk = netlink_kernel_create(net, NETLINK_XFRM, XFRMNLGRP_MAX,
xfrm_netlink_rcv, NULL, THIS_MODULE);
static void xfrm_netlink_rcv(struct sk_buff *skb)
{
mutex_lock(&xfrm_cfg_mutex);
netlink_rcv_skb(skb, &xfrm_user_rcv_msg);
mutex_unlock(&xfrm_cfg_mutex);
}
在netlink_rcv_skb()函数中进行接收处理。
int netlink_broadcast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid,
u32 group, gfp_t allocation)
前面的三个参数与netlink_unicast相同，参数group为接收消息的多播组，该参数的每一个位代表一个多播组，因此如果发送给多个多播组，就把该参数设置为多个多播组组ID 的位或。参数allocation为内核内存分配类型，一般地为GFP_ATOMIC或GFP_KERNEL，GFP_ATOMIC用于原子的上下文（即不可以睡眠），而GFP_KERNEL用于非原子上下文。
NETLINK_CB(skb).pid = 0;
NETLINK_CB(skb).dst_pid = 0;
NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;
字段pid表示消息发送者进程ID，也即源地址，对于内核，它为0，dst_pid 表示消息接收者进程ID，也即目标地址，如果目标为组或内核，它设置为0，否则dst_group 表示目标组地址，如果它目标为某一进程或内核，dst_group 应当设置为0。
一.设计 1.详细设计: 2个字节的起始字头，1个字节的命令字，1个字节的数据包编号，4个字节的报文总大小, 4个字节的传输数据总大小, 2个字节的文件名大小, 1个字节的保留（备用）字，若干字节的数据块. 2.详细内容 (1)报头的内容: 1.标志位, 2.命令字, 3.数据包的编号, 4.该报文的总大小, 5.该段传输 数据的大小, 6.文件名的大小, 1)命令字: 1.普通图片, 2.普通文档, 3.普通消息, 4.加密图片, 5.加密文档, 6.加密消息. 2)数据包编号: 1.对大文件或长消息体, 以一定的大小进行分割. 一次编号. 3)文件名大小: 1.数据包的数据块中, 刚开头的部位, 进行写文件名, 用来保证每段新数据写入对应的文件. 4)标志位: 1.消息体中需要对与报头,校验字相同的内容进行转义. (2)消息体: 1.文件名或消息名; 2.文件或消息的具体内容. 定义一个规则，发送的时候按照规则封装，接收的时候再按照这个规则解封装(TLV)。 二.TCP报文分段传输的依据: (1)MTU（最大传输单元） 是链路层中的网络对数据帧的一个限制，以以太网为例，MTU为1500个字节。 一个IP数据报在以太网中传输，如果它的长度大于该MTU值，就要进行分片传输，使得每片数据报的长度小于MTU。分片传输的IP数据报不一定按序到达，但IP首部中的信息能让这些数据报片按序组装。IP数据报的分片与重组是在网络层进完成的。
(2)MSS（最大分段大小） MSS是TCP里的一个概念（首部的选项字段中）。MSS是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段，TCP报文段的长度大于MSS时，要进行分段传输。 TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值，每一方都有用于通告它期望接收的MSS选项（MSS选项只出现在SYN报文段中，即TCP三次握手的前两次）。 MSS的值一般为MTU值减去两个首部大小（需要减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes）所以如果用链路层以太网，MSS的值往往为1460。而Internet 上标准的MTU（最小的MTU，链路层网络为x2.5时）为576; 如果不设置，则MSS的默认值就为536个字节。很多时候，MSS的值最好取512的倍数。TCP报文段的分段与重组是在运输层完成的。 TCP分段的原因是MSS，IP分片的原因是MTU，由于一直有MSS<=MTU，很明显，分段后的每一段TCP报文段再加上IP首部后的长度不可能超过MTU，因此也就不需要在网络层进行IP分片了。因此TCP报文段很少会发生IP分片的情况。 对于TCP协议来说，整个包的最大长度是由最大传输大小（MSS）决定，MSS就是TCP 数据包每次能够传输的最大数据分段。 为了达到最佳的传输效能TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值.这个值TCP协议在实现的时候往往用MTU值代替（需要减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP 数据段的包头20Bytes）所以往往MSS为1460。通讯双方会根据双方提供的MSS值得最小值, 确定为这次连接的最大MSS值。
1．通信协议的概念及其要素 在OSI开放互联参考模型中，对等实体之间数据单元在发送方逐层封装，在接收方的逐层解析。发送方N层实体从N+1层实体得到的数据包称为服务数据单元（Service Data Unit，SDU）。N层实体只将其视为需要本实体提供服务的数据，将服务数据单元进行封装，使其成为一个对方能够理解的数据单元（Protocol Data Unit，PDU），封装过程实际上是为SDU增加对等实体间约定的控制信息（Protocol Control Information，PCI）的过程。为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协议，并且让这些协议保持一种层次结构，子协议的集合通常称为协议簇。 网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多个简单的问题，从而分而治之。各层的协议由各层的实体实现，通信双方对等层中完成相同协议功能的实体称为对等实体。对等实体按协议进行通信，所以协议反映的是对等层的对等实体之间的一种横向关系，严格地说，协议是对等实体共同遵守的规则和约定的集合。 通信协议精确地定义了双方通信控制信息和解释信息：发送方能将特定信息（文本、图片、音频、视频）按协议封装成指定格式的数据包，最终以串行化比特流在网络上传输；接收方接收到数据包后，根据协议将比特流解析为本地化数据，从而获取对方发送过来的原始信息。通信协议包括三个要素： （1）语法：规定了信息的结构和格式； （2）语义：表明信息要表达的内容； （3）同步：规则涉及双方的交互关系和事件顺序。 整个计算机网络的实现体现为协议的实现，TCP/IP协议是Internet互联网的核心协议。2．通信协议开发步骤 （1）协议的开发主要包括协议设计、协议形式描述、协议实现和协议一致性测试。协议的开发过程与步骤如图1所示。 图1 协议开发过程与步骤 （2）协议设计过程中的分组发送接收模型如图2所示。
Linux下串口通信编程 一、什么是串口通信？ 串口通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。 二、串口通信的分类 串口通信可以分为同步通信和异步通信两类。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。 2.1 同步通信 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。 它们均由同步字符、数据字符和校验字符（CRC）组成。其中同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始。数据字符在同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。 同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。 2.2 异步通信 异步通信中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。 接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑"0"（即字符帧起始位）时，确定发送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。 在异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。 (1)字符帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。 1.起始位：位于字符帧开头，占1位，始终为逻辑0电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。 2.数据位：紧跟在起始位之后，可以设置为5位、6位、7位、8位，低位在前高位在后。 3.奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用于表示串行通信中采用奇校验还是偶校验。 (2)波特率，波特率是每秒钟传送二进制数码的位数，单位是b/s。 异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受到限制。缺点是字符帧中因为包含了起始位和停止位，因此降低了有效数据的传输速率。 三、什么是RS-232？ RS-232-C 接口（又称EIA RS-232-C）它是在1970 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是"数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准"该标准规定采用一个25 个脚的DB25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加
探究linux内核,超详细解析子系统 Perface 前面已经写过一篇《嵌入式linux内核的五个子系统》，概括性比较强，也比较简略，现在对其进行补充说明。 仅留此笔记，待日后查看及补充！Linux内核的子系统 内核是操作系统的核心。Linux内核提供很多基本功能，如虚拟内存、多任务、共享库、需求加载、共享写时拷贝（Copy-On-Write）以及网络功能等。增加各种不同功能导致内核代码不断增加。 Linux内核把不同功能分成不同的子系统的方法，通过一种整体的结构把各种功能集合在一起，提高了工作效率。同时还提供动态加载模块的方式，为动态修改内核功能提供了灵活性。系统调用接口用户程序通过软件中断后，调用系统内核提供的功能，这个在用户空间和内核提供的服务之间的接口称为系统调用。系统调用是Linux内核提供的，用户空间无法直接使用系统调用。在用户进程使用系统调用必须跨越应用程序和内核的界限。Linux内核向用户提供了统一的系统调用接口，但是在不同处理器上系统调用的方法
各不相同。Linux内核提供了大量的系统调用，现在从系统 调用的基本原理出发探究Linux系统调用的方法。这是在一个用户进程中通过GNU C库进行的系统调用示意图，系 统调用通过同一个入口点传入内核。以i386体系结构为例，约定使用EAX寄存器标记系统调用。 当加载了系统C库调用的索引和参数时，就会调用0x80软件中断，它将执行system_call函数，这个函数按照EAX 寄存器内容的标示处理所有的系统调用。经过几个单元测试，会使用EAX寄存器的内容的索引查system_call_table表得到系统调用的入口，然后执行系统调用。从系统调用返回后，最终执行system_exit，并调用resume_userspace函数返回用户空间。 linux内核系统调用的核心是系统多路分解表。最终通过EAX寄存器的系统调用标识和索引值从对应的系统调用表 中查出对应系统调用的入口地址，然后执行系统调用。 linux系统调用并不单层的调用关系，有的系统调用会由
STM32串口通信协议简单教程 一、修改串口UART1IT工程模版 用Keil MDK打开短学期资料中的工程示例→串口→UART1IT示例，查看main.c代码如图1所示： 图1 UART1IT串口示例代码 打开文件列表中的stm32f10x_it.c文件，找到UART1中断函数如图2所示代码： 图2 UART1串口中断函数
为方便起见，将整个USART1_IRQHandler函数剪切到main.c文件末尾如图3所示。并删除stm32f10x_it.c文件中的sp变量定义，如图4所示。 图3 移动串口中断函数 图4 去除stm32f10x_it.c中的sp变量声明 重新编译一次工程，看看修改是否出现错误，编译失败出现错误则需仔细检查刚才的修改是否正确。编译成功，下载工程到实验板，关闭下载程序。将实验板BOOT跳线至正常运行模式并重新上电。打开串口调试助手，选择实验板USB虚拟串口并打开，如图5所示。可以看到图中窗口不停的接收到“Hello world！”这样的字符串数据。在发送区域输入字符1，点击发送按钮，可以观察到实验板的流水灯速度变快了很多。
在main函数之前，添加按键扫描代码如图6所示，然后在main函数中，添加sendstr 数组，key和oldkey两个整数变量，如图7所示。
图6 添加按键扫描函数 图7 添加相关变量 接下来，在main函数的while主循环中，添加发送按键状态代码如图8所示。同时，将main函数中的Hello world字符串发送行注释掉，如图9所示。为使按键响应灵敏，可以将main.c文件开头的sp变量初始值由100改为10。 注意，资料包里面的串口调试助手UartAssit软件容易造成虚拟串口占用，甚至使系统崩溃。考虑到使用方便，推荐使用sscom42软件。这里给大家一个下载地址https://www.doczj.com/doc/cc14590526.html,/soft/53912.html
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（2）及时处理数据包技术 QoS有个技术难点：将数据包入队，然后发送队列中合适的数据包，那么如何做到队列中的数
激活状态的队列是否能保证队列中的数据包被及时的发送吗？接下来看一下，激活状态的队列的 证了数据包会被及时的发送。 这是linux内核发送软中断的机制，IMQ就是利用了这个机制，不同点在于：正常的发送队列是将数据包发送给网卡驱动，而IMQ队列是将数据包发送给okfn函数。
CSU03B通信协议更改记录 2006-06-13：V1.0；其中历史告警记录有重大调整，其他与CSU03A兼容。
CSU03B通信协议 本协议以电信总局《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统前端智能设备通信协议》（一九九九年三月）为基础制定；与CSU03A通信协议兼容（历史数据和历史告警除外）。 一．物理接口 1．串行通信口采用RS232/RS485，数据传输速率2400bps； 2．信息传输方式为异步方式，起始位1位，数据位8位，停止位1位，无校验。 3．局站监控系统（SU）与设备监控单元（SM）的通信为主从方式。SU呼叫SM并下发命令，SM收到命令后返回响应信息。SU500ms内收不到SM响应或接收响应信息错误，则认为本次通信过程失败。 二．信息类型及协议的基本格式 1．信息分两种类型： (1) 由SU发出到SM的命令信息（简称命令信息）； (2) 由SM返回到SU的响应信息（简称响应信息）。 基本格式的注解见表2.2、表2.3。 表2.2 协议的基本格式 说明： COMMAND INFO由以下控制命令码（其中一部分）组成： COMMAND GROUP（1字节）：表示同一类型设备的不同组号； COMMAND ID（1字节）：表示同一类型设备相同组内的不同监控点； COMMAND TYPE（1字节）：表示不同的遥控命令或历史数据传输中的不同控制命令； COMMAND TIME（1字节）：表示时间字段。 DA TA INFO由以下应答码（其中一部分）组成： DATAI：含有整型数的应答信息；
RUNSTATE：设备的运行状态； WARNSTA TE：设备的告警状态； DATAFLAG：标示字节；本协议中该字节无效，固定为00H； DATATIME：时间字段。 表2.3返回码RTN 3．数据格式 3．1 基本数据格式 在表2.1基本格式中各项除SOI和EOI是以十六进制解释（SOI=7EH，EOI=0DH），十六进制传输外，其它各项都是十六进制解释，十六进制—ASCII码的方式传输，每个字节用两个ASCII码表示，即高四位一个ASCII码表示，低四位用一个ASCII码表示。 例：CID2＝4BH，传送时顺序发送34H和42H两个字节。 3．2 LENGTH数据格式 LENGTH共两个字节，由LENID和LCHKSUM组成，LENID表示INFO项的ASCII 码字节数，当LENID=0时，INFO为空，即无该项。LENGTH传输中先传高字节，再传低字节，分四个ASCII码传送。 校检码的计算：D11D10D9D8+D7DD6D5D4+D3D2D1D0，求和后模16余数取反加1。例：I NFO项的ASCII码字节数为18，即LENID=0000 0001 0010B。 D11D10D9D8＋D7D6D5D4＋D3D2D1D0=0000B+0001B+0010B=0011B，模16余数为0011B，0011B取反加1就是1101B，即LCHKSUM为1101B。 可得： LENGTH为1101 0000 0001 0010B，即D012H。 3．3 CHKSUM数据格式 CHKSUM的计算是除SOI、EOI和CHKSUM外，其他字符按ASCII码值累加求和，所得结果模65536余数取反加1。 例：收到或发送的字符序列是：“~1203400456ABCDFEFC72C C R R”（“~”为SOI,“C C R R”为EOI），则最后五个字符“FC72C C R R”中的FC72是CHKSUM，计算方法是： ‘1’＋‘2’＋‘0’＋…＋‘A’＋‘B’＋…＋‘F’＋‘E’ = 31H + 32H + 30H + …+ 41H + 42H + …+ 46H + 45H = 038EH 其中‘1’表示1的ASCII码值，‘E’表示E的ASCII码值。038EH模65536余数是
分层及通信协议 协议软件是计算机通信网中各部分之间所必须遵守的规则的集合，它定义了通信各部分交换信息时的顺序、格式和词汇。协议软件是计算机通信网软件中最重要的部分。网络的体系结构往往都是和协议对应的，而且，网络管理软件、交换与路由软件以及应用软件等都要通过协议软件才能发生作用。 一、通信协议 1、什么是通信协议 通信协议(简称协议Protoco l)，是指相互通信的双方(或多方)对如何进行信息交换所一致同意的一整套规则。一个网络有一系列的协议，每一个协议都规定了一个特定任务的完成。协议的作用是完成计算机之间有序的信息交换。 通信网络是由处在不同位置上的各节点用通信链路连接而组成的一个群体。通信网必须在节点之间以及不同节点上的用户之间提供有效的通信，即提供有效的接入通路。在计算机通信网中，将这种接入通路称为连接(connection)。建立一次连接必需要遵守的一些规则，这些规则也就是通信网设计时所要考虑的主要问题。 (l)为了能在两个硬件设备之间建立起连接，应保证在源、宿点之间存在物理的传输媒介，在该通路的各条链路上要执行某种协议。 如果传输线路使用电话线，则要通过调制解调器将信号从数字转换成模拟的，并在接收端进行反变换。 如果用的是数字传输线路，则在数据处理设备和通信设备之间，必须有一个数字适配器，以便将数字信号的格式转换成两种设备各自所期望的形式。 为了在两个端设备之间互换数据，需要协调和同步，调制解调器和数字适配器必须执行它们自己的协议。 无论是模拟的还是数字的通信设备，调制解调器和数字适配器的状态必须由接到节点上的设备来控制，这里必定有一个物理的或电气的接口来执行这种功能，执行某种适当的协议来达到这一控制目的。 (2)在计算机通信网中，许多信息源都是突发性的(bursty)，问题是要利用信息的这种突发性质来降低消耗在线路上的费用，由此开发了许多共享通信资源的技术。所谓共享，是指允许多个用户使用同一通信资源，这就产生了多用户的接入问题。多路接入
Linux内核结构详解教程 ─────Linux内核教程 linux内核就像人的心脏，灵魂，指挥中心。 内核是一个操作系统的核心,它负责管理系统的进程，内存，设备驱动程序，文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。内核以独占的方式执行最底层任务，保证系统正常运行。协调多个并发进程，管理进程使用的内存，使它们相互之间不产生冲突,满足进程访问磁盘的请求等等. 严格说Linux并不能称做一个完整的操作系统.我们安装时通常所说的Linux,是有很多集合组成的.应称为GNU/Linux. 一个Linux内核很少1.2M左右,一张软盘就能放下. 内容基础，语言简短简洁 红联Linux论坛是致力于Linux技术讨论的站点，目前网站收录的文章及教程基本能满足不同水平的朋友学习。 红联Linux门户： https://www.doczj.com/doc/cc14590526.html, 红联Linux论坛： https://www.doczj.com/doc/cc14590526.html,/bbs 红联Linux 论坛大全，所有致力点都体现在这 https://www.doczj.com/doc/cc14590526.html,/bbs/rf/linux/07.htm
目录 Linux内核结构详解 Linux内核主要五个子系统详解 各个子系统之间的依赖关系 系统数据结构 Linux的具体结构 Linux内核源代码 Linux 内核源代码的结构 从何处开始阅读源代码 海量Linux技术文章
Linux内核结构详解 发布时间:2006-11-16 19:05:29 Linux内核主要由五个子系统组成：进程调度，内存管理，虚拟文件系统，网络接口，进程间通信。
Linux内核主要五个子系统详解 发布时间:2006-11-16 19:05:54 1.进程调度（SCHED）:控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程。可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程，如果某个进程在等待其它资源，则该进程是不可运行进程。Linux使用了比较简单的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。 2.内存管理（MM）允许多个进程安全的共享主内存区域。Linux的内存管理支持虚拟内存，即在计算机中运行的程序，其代码，数据，堆栈的总量可以超过实际内存的大小，操作系统只是把当前使用的程序块保留在内存中，其余的程序块则保留在磁盘中。必要时，操作系统负责在磁盘和内存间交换程序块。内存管理从逻辑上分为硬件无关部分和硬件有关部分。硬件无关部分提供了进程的映射和逻辑内存的对换；硬件相关的部分为内存管理硬件提供了虚拟接口。 3.虚拟文件系统（VirtualFileSystem,VFS）隐藏了各种硬件的具体细节，为所有的设备提供了统一的接口，VFS提供了多达数十种不同的文件系统。虚拟文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序。逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统，如ext2,fat等，设备驱动程序指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。 4.网络接口（NET）提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议。网络设备驱动程序负责与硬件设备通讯，每一种可能的硬件设备都有相应的设备驱动程序。 5.进程间通讯(IPC) 支持进程间各种通信机制。 处于中心位置的进程调度，所有其它的子系统都依赖它，因为每个子系统都需要挂起或恢复进程。一般情况下，当一个进程等待硬件操作完成时，它被挂起；当操作真正完成时，进程被恢复执行。例如，当一个进程通过网络发送一条消息时，网络接口需要挂起发送进程，直到硬件成功地完成消息的发送，当消息被成功的发送出去以后，网络接口给进程返回一个代码，表示操作的成功或失败。其他子系统以相似的理由依赖于进程调度。
串口通讯—通信协议 所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于ISO'S OSI七层参考模型中的数据链路层。 目前，采用的通信协议有两类：异步协议和同步协议。同步协议又有面向字符和面向比特以及面向字节计数三种。其中，面向字节计数的同步协议主要用于DEC公司的网络体系结构中。 一、物理接口标准 1.串行通信接口的基本任务 （1）实现数据格式化：因为来自CPU的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。在异步通信方式下，接口自动生成起止式的帧数据格式。在面向字符的同步方式下，接口要在待传送的数据块前加上同步字符。 （2）进行串－并转换：串行传送，数据是一位一位串行传送的，而计算机处理数据是并行数据。所以当数据由计算机送至数据发送器时，首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。因此串并转换是串行接口电路的重要任务。 （3）控制数据传输速率：串行通信接口电路应具有对数据传输速率——波特率进行选择和控制的能力。 （4）进行错误检测：在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他校验码。在接收时，接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码，确定是否发生传送错误。 （5）进行TTL与EIA电平转换：CPU和终端均采用TTL电平及正逻辑，它们与EIA采用的电平及负逻辑不兼容，需在接口电路中进行转换。 （6）提供EIA-RS-232C接口标准所要求的信号线：远距离通信采用MODEM时，需要9根信号线；近距离零MODEM方式，只需要3根信号线。这些信号线由接口电路提供，以便与MODEM或终端进行联络与控制。 2、串行通信接口电路的组成
常用几种通讯协议 Modbus Modbus技术已成为一种工业标准。它是由Modicon公司制定并开发的。其通讯主要采用RS232，RS485等其他通讯媒介。它为用户提供了一种开放、灵活和标准的通讯技术，降低了开发和维护成本。 Modbus通讯协议由主设备先建立消息格式，格式包括设备地址、功能代码、数据地址和出错校验。从设备必需用Modbus协议建立答复消息，其格式包含确认的功能代码，返回数据和出错校验。如果接收到的数据出错，或者从设备不能执行所要求的命令，从设备将返回出错信息。 Modbus通讯协议拥有自己的消息结构。不管采用何种网络进行通讯，该消息结构均可以被系统采用和识别。利用此通信协议，既可以询问网络上的其他设备，也能答复其他设备的询问，又可以检测并报告出错信息。 在Modbus网络上通讯期间，通讯协议能识别出设备地址，消息，命令，以及包含在消息中的数据和其他信息，如果协议要求从设备予以答复，那么从设备将组建一个消息，并利用Modbus发送出去。 BACnet BACnet是楼宇自动控制系统的数据通讯协议,它由一系列与软件及硬件相关的通讯协议组成,规定了计算机控制器之间所有对话方式。协议包括:(1)所选通讯介质使用的电子信号特性,如何识别计算机网址,判断计算机何时使用网络及如何使用。(2)误码检验,数据压缩和编码以及各计算机专门的信息格式。显然,由于有多种方法可以解决上述问题,但两种不同的通讯模式选择同一种协议的可能性极少,因此,就需要一种标准。即由ISO(国际标准化协会〉于80年代着手解决,制定了《开放式系统互联(OSI〉基本参考模式(Open System Interconnection/Basic Reference Model简称OSI/RM)IS0- 7498》。 OSI/RM是ISO/OSI标准中最重要的一个,它为其它0SI标准的相容性提供了共同的参考,为研究、设计、实现和改造信息处理系统提供了功能上和概念上的框架。它是一个具有总体性的指导性标准,也是理解其它0SI标准的基础和前提。 0SI/RM按分层原则分为七层,即物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。 BACnet既然是一种开放性的计算机网络,就必须参考OSIAM。但BACnet没有从网络的最低层重新定义自己的层次,而是选用已成熟的局域网技术,简化0SI/RM,形成包容许多局 域网的简单而实用的四级体系结构。 四级结构包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。
串口通信协议 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。 什么是RS-232 RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺。 DB-9针连接头 9针串口连接口顺序图 从计算机连出的线的截面。 RS-232针脚的功能： 数据： TXD（pin 3）：串口数据输出(Transmit Data) RXD（pin 2）：串口数据输入(Receive Data) 握手： RTS（pin 7）：发送数据请求(Request to Send) CTS（pin 8）：清除发送(Clear to Send) DSR（pin 6）：数据发送就绪(Data Send Ready) DCD（pin 1）：数据载波检测(Data Carrier Detect) DTR（pin 4）：数据终端就绪(Data Terminal Ready) 地线： GND（pin 5）：地线 其他 RI（pin 9）：铃声指示 什么是RS-422 RS-422（EIA RS-422-AStandard）是Apple的Macintosh计算机的串口连接标准。RS-422使用差分信号，RS-232使用非平衡参考地的信号。差分传输使用两根线
HTTP网页访问的协议分析 在协议模型中，应用层是用户与计算机进行实际通信的地方，只有当马上就要访问网络时，才会实际上用到这一层。例如，我们可以从系统中卸载掉任何联网组件，如TCP/IP、网卡（NIC）等，仍可以使用IE来浏览本地的HTML文档。可如果我们试图浏览必须使用HTTP 的文档，或者用FTP下载一个文件，事情就没那么容易了。此时，IE将尝试访问应用层来响应这一类请求。因此，应用层也可被看作是实际应用程序和下一层（OSI模型中为表示层，TCP/IP模型中为传输层）之间的接口，它通过某种方式把应用程序的有关信息送到协议栈的下面各层。 应用层协议则是实现用户和系统之间接口的工具，用户可通过这些协议方便地访问网络资源，实现信息共享，HTTP则是其中一种。 HTTP（超文本传输协议）是客户端浏览器或其他程序与Web服务器之间的应用层通信协议。在Internet上的Web服务器上存放的都是超文本信息，客户机需要通过HTTP协议传输所要访问的超文本信息。HTTP包含命令和传输信息，不仅可用于Web访问，也可以用于其他因特网/内联网应用系统之间的通信，从而实现各类应用资源超媒体访问的集成。 HTTP是基于请求/响应方式的。它的运作方式很简单：一个客户机与服务器建立连接后，发送一个请求给服务器，服务器接到请求后，给予相应的响应报文。其中，“客户”与“服务器”是一个相对的概念，只存在于一个特定的连接期间，即在某个连接中的客户在另一个连接中可能作为服务器。因此，当网络中的任一台拥有可被访问的页面的计算机被其它计算机访问时，它便是服务器，而当它访问其它浏览非本地的HTTP文档时，它便是客户端。因此，我们可以在局域网中搭建简单的环境来观察分析访问HTTP的工作流程。 最简单的情况可能是在用户和服务器之间通过一个单独的连接来完成，如图1-1： 图1-1 根据图连接好以及配好相应IP后，测试网络互通。而后，在server上建立HTTP服务器。首先在控制面板\添加删除程序\添加删除Windows组件中查看Internet信息服务（IIS）是否装上，若没有则安装，若安装好，则可以进入管理工具\Internet服务管理器，在默认WEB站点下建立自己的站点及目录。而后，在client浏览器地址栏中键入http：//31.0.0.1便可浏览位于server端默认站点目录下网页。 在此过程中，我们通过Ethereal所抓的数据包如下： 1、数据链路层：
看完了路由表，重新回到netif_receive_skb ()函数，在提交给上层协议处理前，会执行下面一句，这就是网桥的相关操作，也是这篇要讲解的容。 view plaincopy to clipboardprint? 1. s kb = handle_bridge(skb, &pt_prev, &ret, orig_dev); 网桥可以简单理解为交换机，以下图为例，一台linux机器可以看作网桥和路由的结合，网桥将物理上的两个局域网LAN1、LAN2当作一个局域网处理，路由连接了两个子网1.0和2.0。从eth0和eth1网卡收到的报文在Bridge模块中会被处理成是由Bridge收到的，因此Bridge也相当于一个虚拟网卡。 STP五种状态 DISABLED BLOCKING LISTENING LEARNING FORWARDING 创建新的网桥br_add_bridge [net\bridge\br_if.c] 当使用SIOCBRADDBR调用ioctl时，会创建新的网桥br_add_bridge。 首先是创建新的网桥： view plaincopy to clipboardprint?
1. d ev = new_bridge_dev(net, name); 然后设置dev->dev.type为br_type，而br_type是个全局变量，只初始化了一个名字变量 view plaincopy to clipboardprint? 1. S ET_NETDEV_DEVTYPE(dev, &br_type); 2. s tatic struct device_type br_type = { 3. .name = "bridge", 4. }; 然后注册新创建的设备dev，网桥就相当一个虚拟网卡设备，注册过的设备用ifconfig 就可查看到： view plaincopy to clipboardprint? 1. r et = register_netdevice(dev); 最后在sysfs文件系统中也创建相应项，便于查看和管理： view plaincopy to clipboardprint? 1. r et = br_sysfs_addbr(dev); 将端口加入网桥br_add_if() [net\bridge\br_if.c] 当使用SIOCBRADDIF调用ioctl时，会向网卡加入新的端口br_add_if。 创建新的net_bridge_port p，会从br->port_list中分配一个未用的port_no，p->br会指向br，p->state设为BR_STATE_DISABLED。这里的p实际代表的就是网卡设备。 view plaincopy to clipboardprint? 1. p = new_nbp(br, dev); 将新创建的p加入CAM表中，CAM表是用来记录mac地址与物理端口的对应关系；而刚刚创建了p，因此也要加入CAM表中，并且该表项应是local的[关系如下图]，可以看到，CAM表在实现中作为net_bridge的hash表，以addr作为hash值，链入 net_bridge_fdb_entry，再由它的dst指向net_bridge_port。
基于串口自定义协议的数据通信方式设计 ?引言 计算机与计算机之间的数据交换不仅可以采用常用的通信协议进行联网方式交换,还可以采用串行通信方式或并行通信方式通过非常规的通信协议方式交换。不同安全等级的计算机之间需要进行数据传输(出于安全考虑,多数是从安全等级高的计算机向安全等级低的计算机单向传输数据) ,而不同安全等级的计算机是不允许进行直接网络连接的,由此设计了自定义通信协议下通过串行通信端口RS2232 实现处于不同安全等级的计算机之间进行数据传输。 1.RS232 串行端口 一组比特数据在多条线上同时被传送的传输方式被称为并行传输。在传输过程中各数据位可并行传送,传送速度快、效率高,多用于要求实时、快速的场合。但是有多少数据位就需要多少根数据线,传送成本高。而串行端口通信是数据通过一根传输线逐位传送,数据传送按位顺序进行,至少只需要一根传输线即可完成,节省传输线。由于串行通信方式使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用. 1.1 RS 2232 端口简介 RS232 串行通信端口属于PC 机(个人计算机)及电信应用领域中最为成功的串行数据标准。它被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准,是目前PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行通信接口。现在的PC机一般有1 到2 个串行通信端口COM1 及COM2 ,这些串行通信端口均为9 个引脚,即异步通信的9 个信号。在通信速率低于20 kbit / s时,与其直接连接的电缆最大物理距离为15 m(即直接传输距离) 。RS232 标准规定,若不使用Modem ,在码元畸变小于4 %的情况下,数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间最大传输距离为15 m。一般应用中当通信距离小于12 m 时,可以用电缆线直接连接标准RS232 端口。若距离较远, 须附加调制解调器(Modem) 。本方案中传输数据的2 台计算机距离很近,采用最基本的接法,将RS232 端口的关键引脚直接用电缆线相连。 RS2232 端口引脚说明见表1。
一、基于VM虚拟机linux系统串口配置 配置分为虚拟机下配置及linux系统下minicom配置两部分。 虚拟机模块配置如下： 打开虚拟机配置界面。 选择Edit virtual machine settings。进入配置界面。
选择Add…按钮，添加相关的设备文件。
选中串口选项后继续选择下一步。
此处选择”使用主机上的物理串口设备”选项，继续下一步。此处我们选择文件。 对于物理串口选项，此处可以采用自动检测选项。如果下来菜单中有对应于串口的端口号，则可以选择。注意，对于设备状态，要确保选中“connect at power on“，即，上电连接状态。至此，虚拟机端串口配置完毕。 注意：此处我们串口添加成功后默认未COM2.
Linux下串口配置及使用。 Linux下一般使用minicom来作为串口数据输入输出的终端。类似于Windows下的超级终端。虚拟机下配置完毕后，进入Linux系统中，在Shell 终端下输入minicom -s即可配置串口终端。配置完成后执行minicom启动串口终端。 在终端界面下完成相关的参数配置并保存后，启动终端设备，即可在minicom中观察到数据输出。 <四>Minicom的使用 （1）minicom界面介绍 第一次运行minicom，启动minicom要以root权限登录系统，需要进行minicom的设置，输入下了命令#minicom –s，显示的屏幕如下所示,按
上下光标键进行上下移动选择，我们要对串行端口进行设置，因此选中 Serial port setup,然后回车： __[configuration]─-─—┐//配置 │ Filenames and paths │//文件名和路径 │ File transfer protocols│//文件传输协议 │ Serial port setup │//串行端口设置 │ Modem and dialing │//调制解调器和拨号 │ Screen and keyboard │//屏幕和键盘 │ Save setup as dfl │//设置保存到 │ Save setup as.. │//储存设定为 │ Exit │//退出 │ Exit from Minicom │//退出minicom └──────────┘ （2）minicom的参数设置 选中设置串行端口，点击回车后，弹出设置的界面如下： 点击”A”设置串行设置为/dev/ttyS1,这表示使用串口2（com2）,如果是 /dev/ttyS1则表示使用串口2(com 2).按”E”键进入设置”bps/par/Bits”（波 特率）界面，如下图所示。再按”I”以设置波特率为115200，点”F”键硬 件流控制设置为NO，回车 最终的设置结果如下，然后回车返回到串口设置主菜单中 │A-Serial Device（串口设备）: /dev/ttyS1 │B-Lockfile Location（锁文件位置）: /var/lock │C-Callin Program（调入程序）: │D-Callout Program（调出程序）: │E-Bps/Par/Bits（）: 115200 8N1 │F-Hardware Flow Control（硬件数据流控制）: No │G-Software Flow Control（软件数据流控制）: No 二、Linux 标准输入输出重定向到串口指南 设置linux 系统的标准输入输出到com2(console 口)，以便维护人员 在无网络、无显示器的情况下对系统维护。在各文件(/etc/grub.conf、 /etc/inittab、/etc/securetty)中添加红色部分!文件修改完成后 reboot 系统即可在com2 口看到标准输入输出信息。
对于每一个配置选项，用户可以回答"y"、"m"或"n"。其中"y"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译进内核；"m"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译成可加载模块，在需要时，可由系统或用户自行加入到内核中去；"n"表示内核不提供相应特性或驱动程序的支持。只有<>才能选择M 1. General setup（通用选项） [*]Prompt for development and/or incomplete code/drivers，设置界面中显示还在开发或者还没有完成的代码与驱动，最好选上，许多设备都需要它才能配置。 [ ]Cross-compiler tool prefix，交叉编译工具前缀，如果你要使用交叉编译工具的话输入相关前缀。默认不使用。嵌入式linux更不需要。 [ ]Local version - append to kernel release，自定义版本，也就是uname -r可以看到的版本，可以自行修改，没多大意义。 [ ]Automatically append version information to the version string，自动生成版本信息。这个选项会自动探测你的内核并且生成相应的版本，使之不会和原先的重复。这需要Perl的支持。由于在编译的命令make-kpkg 中我们会加入- –append-to-version 选项来生成自定义版本，所以这里选N。 Kernel compression mode (LZMA)，选择压缩方式。 [ ]Support for paging of anonymous memory (swap)，交换分区支持，也就是虚拟内存支持，嵌入式不需要。 [*]System V IPC，为进程提供通信机制，这将使系统中各进程间有交换信息与保持同步的能力。有些程序只有在选Y的情况下才能运行，所以不用考虑，这里一定要选。 [*]POSIX Message Queues，这是POSIX的消息队列，它同样是一种IPC(进程间通讯)。建议你最好将它选上。 [*]BSD Process Accounting，允许进程访问内核，将账户信息写入文件中，主要包括进程的创建时间/创建者/内存占用等信息。可以选上，无所谓。 [*]BSD Process Accounting version 3 file format，选用的话统计信息将会以新的格式（V3）写入，注意这个格式和以前的v0/v1/v2 格式不兼容，选不选无所谓。 [ ]Export task/process statistics through netlink (EXPERIMENTAL)，通过通用的网络输出工作/进程的相应数据，和BSD不同的是，这些数据在进程运行的时候就可以通过相关命令访问。和BSD类似，数据将在进程结束时送入用户空间。如果不清楚，选N（实验阶段功能，下同）。 [ ]Auditing support，审计功能，某些内核模块需要它（SELINUX），如果不知道，不用选。 [ ]RCU Subsystem，一个高性能的锁机制RCU 子系统，不懂不了解，按默认就行。 [ ]Kernel .config support，将.config配置信息保存在内核中，选上它及它的子项使得其它用户能从/proc/ config.gz中得到内核的配置,选上，重新配置内核时可以利用已有配置Enable access to .config through /proc/config.gz，上一项的子项，可以通过/proc/ config.gz访问.config配置，上一个选的话，建议选上。 (16)Kernel log buffer size (16 => 64KB, 17 => 128KB) ，内核日志缓存的大小，使用默认值即可。12 => 4 KB，13 => 8 KB，14 => 16 KB单处理器，15 => 32 KB多处理器，16 => 64 KB，17 => 128 KB。 [ ]Control Group support（有子项），使用默认即可，不清楚可以不选。 Example debug cgroup subsystem，cgroup子系统调试例子 Namespace cgroup subsystem，cgroup子系统命名空间 Device controller for cgroups，cgroups设备控制器