浅谈ARM-Linux环境下UDP协议的通信应用研究

　    摘要：进行UDP协议通信时，发送端和接收端的状态是相对独立的，发送端不与接收端建立连接，而是不停向接收端发送，为了确保不丢失报文，上位机采取了按固定次数重发相同内容报文的机制。这种机制虽然可以有效确保报文不丢失，但大量冗余数据报被发送，网络资源利用率不高。显然重发次数越多，冗余数据报越多，效率越低。要想有效保证数据报准确发送的同时又不产生过多冗余数据报，那么重复发送的次数的确定就成为问题的关键。以下给出一种确定上位机重发次数的方法。

　　关键词：ARM；Linux；交叉编译环境；UDP协议；重发机制；重发次数

　UDP协议以其高效性和应用的简单，被广泛运用于嵌入式网络开发中。由于UDP协议的应用简单，在嵌入式设备开发过程当中，网络资源的利用率并不高。以下将介绍一个UDP具体项目实验过程，描述ARM-Linux环境的软硬件环境构建过程，并对UDP协议下一种重发模式中上位机的重发次数的确定提出一种可行的方法。

　　1 研究背景

　　随着嵌入式技术的快速发展，嵌入式设备已经在许多领域取代了传统的微型机设备。本文的选题主要来自于实习期间承接的一项改造项目：某院校特长生评分系统的改造。项目改造目的有：1) 保留原上位机。2) 改用手持式客户端进行显示及评分操作。3)保留原有网络设备。针对要求，我们使用S3C2440作为硬件平台，移植Linux操作系统，并在ARM-Linux环境下研究了UDP协议的通信过程，进行了上位机与嵌入式系统的UDP协议通信实验及分析，并给出一种重发机制中的发送次数求法。

　　2 硬件平台介绍

　　S3C2440处理速度达到了400MHZ，具有较高的性价比。为了提高开发效率，我们采用公司自行研制开发的ET-S3C2440开发板。

　　2.1 ET-S3C2440开发板简介

　　ET-S3C2440是公司自行开发的一款ARM9架构的实验开发板，其结构框图如图1。

　　核心板的主要器件有：32MB×2片SDRAM，64MB NORFLASH，512MB NANDFLASH。设计了启动方式可选，通过开关选择从Nandflash或Norflash启动。

　　2.2 实验相关电路说明

　　底板电路主要功能是输入输出以及网络通讯功能。按键输入部分采用扫描方式获得输入，用一个单向地址锁存器和一个双向地址锁存器与地址总线相连，可以通过扫描地址来获得按键输入。LCD采用三星的3.5寸TFT屏作为显示输出设备。网卡芯片选用的是与原设备匹配的10M 的CS8900A，关于CS8900A与S3C2440的硬件连接，有众多资源可供参考，本文不再赘述。

　　3 系统软件平台的构建

　　硬件平台搭建完毕后要将操作系统和应用程序在硬件平台上运行起来。以下是对嵌入式Linux操作系统移植的过程。

　　3.1 交叉编译环境的构建

　　Linux 2.6.29.1版本的内核可以登录到下载。本文选择的是arm-linux-gcc-4.3.2工具链()

　　在宿主机上进入Linux系统，切换当前目录到工具链所在目录，新建一个arm目录保存解压后的文件(mkdir /user/local/arm)并将arm-linux-gcc-4.3.2解压到这个目录中(tar jxvf arm-linux-gcc-4.3.2 ?C /user/local/arm)。然后将环境变量$PATH修改一下，让$PATH中包含有arm-linux-gcc所在的目录(编辑/etc/profile 添加语句”export PATH=/user/local/arm/4.3.2/bin:$PATH”)，然后reboot一下，这样交叉编译环境就构建好了。

　　3.2 BOOTLOADER的移植

　　vivi是一款相当成熟和相对简单的常用bootloader，我们以vivi为移植原型，将S3C2440所有IO端口寄存器定义添加到头文件2440add.inc，删除部分硬件平台使用不到的代码，最后将修改过的vivi制作成镜像烧录到flash中。[1]

　　3.3 Linux内核移植

　　获取Linux-2.6.29.1源代码并解压后，首先修改内核源代码所在目录中的Makefile，将系统架构修改为Arm(ARCH ?=arm ),交叉编译工具修改为arm-linux-gcc (CROSS_COMPILE ?=arm-linux-)，修改输入时钟(arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c中的函数static void __init smdk2440_map_io中，修改s3c24xx_init_clocks(12000000)此处所用晶振为12M)。修改machine名称(在arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c文件中的函数MACHINE_START( ),修改为MACHINE_START(S3C2440, “自定义机器名”)，修改NANDflash分区信息(arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c结构体static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[]中保存的是nandflah的分区信息，将其修改为当前使用的分区信息),然后修改nandflash的匹配时间(3c2410_platform_nand_smdk_nand_info smdk_nand_info ={})。