一种嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统网络加速运行的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统网络加速运行的系统，主要包括以下单元：应用程序单元、Ｌｗｉｐ函数库单元、系统接口单元、Ｌｉｎｕｘ系统单元、底层硬件接口单元、硬件平台单元、物理硬件网络设备单元。同时本发明专利技术还公开了一种嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统网络加速运行的方法。通过本发明专利技术可以减少嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统ＴＣＰ／ＩＰ协议栈的代码量，使嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统在进行网络通信时运行速度更快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及嵌入式Linux操作系统网络领域，具体涉及一种嵌入式Linux操作系 统网络加速运行的系统及方法。
技术介绍
在许多行业中，嵌入式系统几乎无处不在，特别是工业自动化与测控仪器仪表、数 字家电、移动计算设备、网络设备、现代交通系统的领域成了嵌入式技术得以高速发展的平 台。现在的世界是网络互联的世界，嵌入式系统和网络这两大主流技术的融合速度越来越 快，越来越多的嵌入式设备都要求实现网络通信的功能。网络技术的核心部分就是TCP/IP协议，它是互联网中的基本通信语言或协议，一 般目前嵌入式Linux操作系统使用的网络协议栈由BSD TCP/IP协议栈发展起来的，主要针 对的是服务器、个人电脑等性能较强的设备。目前大多数嵌入式设备并不具备很强的运算和处理能力，而这些嵌入式设备又需 要实现网络的支持，如果使用Linux提供的网络实现方式，会给这些性能相对较低的设备 带来较大的负载，这些设备需要花大部分的资源去进行网际互联的处理，这对于资源十分 宝贵的低端嵌入式设备来说无疑是不正确的处理方式。需要寻找一种更小更快的网络实现 方案来满足这些低端嵌入式设备的网络需求。
技术实现思路
本专利技术提供，能为低端嵌 入式设备提供更加快速的网络支持。一种嵌入式Linux操作系统网络加速运行的系统，主要包括以下单元应用程序 单元、Lwip函数库单元、系统接口单元、Linux系统单元、底层硬件接口单元、硬件平台单 元、物理硬件网络设备单元。所述应用程序单元为嵌入式Linux操作系统提供基本和网络应用程序。所述Lwip函数库单元为嵌入式Linux操作系统提供一个小型的TCP/IP协议栈， 该协议栈的优点是内存使用量少和代码体积小。所述系统接口单元为嵌入式Linux操作系统的Lwip函数库提供基本的系统服务， 比如信号量、邮箱、线程、超时等系统服务。所述Linux系统单元为嵌入式设备提供了软件运行环境。所述硬件平台单元为嵌入式设备提供了硬件运行环境。所述底层硬件接口单元让物理硬件网络设备能正常运行在上面所述的软件和硬 件环境中。所述物理硬件网络设备单元为嵌入式系统提供最底层的网络支持，所有的网络数 据都是通过这个单元进行发送和接收。一种嵌入式Linux操作系统网络加速运行的方法，包括步骤3步骤1 获取Lwip函数库；步骤2 根据硬件平台和编译器环境为Lwip函数库定义一些基本数据类型和性能 测试宏；步骤3 为Lwip和Linux系统建立系统服务接口，Linux操作系统主要为Lwip函 数库提供信号量，线程，邮箱，超时处理等系统服务；步骤4 为Lwip和物理硬件网络设备提供底层硬件接口，这个接口主要是实现物 理网络设备收发数据的功能。从上述技术方案可以看出，由于本专利技术具有以下有益效果1.本专利技术可以减少嵌入式Linux操作系统TCP/IP协议栈的代码量。2.本专利技术可以减少嵌入式Linux操作系统进行网络通信时的RAM使用量。3.本专利技术可以使嵌入式Linux操作系统在进行网络通信时运行速度更快。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术整体结构图；图2是本专利技术方法流程图；图3是本专利技术基本数据结构定义流程图；图4是本专利技术Lwip函数库和Linux系统服务接口建立流程图；图5是本专利技术Lwip和物理硬件网络设备底层硬件接口建立流程图；图6是本专利技术物理硬件网络设备的寄存器驱动建立流程图；图7是本专利技术物理硬件网络设备的数据传递驱动建立流程图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供，能够 为低端嵌入式设备提供网络支持，以下分别进行详细说明。图1为本专利技术整体结构图如图1所示，本专利技术主要包括以下单元应用程序单元、Lwip函数库单元、系统接 口单元、Linux系统单元、底层硬件接口单元、硬件平台单元、物理硬件网络设备单元。所述应用程序单元为嵌入式Linux操作系统提供基本和网络应用程序。所述Lwip函数库单元为嵌入式Linux操作系统提供一个小型的TCP/IP协议栈， 该协议栈的优点是内存使用量少和代码体积小。所述系统接口单元为嵌入式Linux操作系统的Lwip函数库提供基本的系统服务，比如信号量、邮箱、线程、超时等系统服务。所述Linux系统单元为嵌入式设备提供了软件运行环境。所述硬件平台单元为嵌入式设备提供了硬件运行环境。所述底层硬件接口单元让物理硬件网络设备能正常运行在上面所述的软件和硬 件环境中。所述物理硬件网络设备单元为嵌入式系统提供最底层的网络支持，所有的网络数 据都是通过这个单元进行发送和接收。图2为本专利技术所述方法流程图如图2所示，包括步骤步骤1 获取Lwip函数库步骤2 根据硬件平台和编译器环境为Lwip函数库定义一些基本数据类型和性能 测试宏。步骤3 为Lwip和Linux系统建立系统服务接口，Linux操作系统主要为Lwip函 数库提供信号量，线程，邮箱，超时处理等系统服务。步骤4 为Lwip和物理硬件网络设备提供底层硬件接口，这个接口主要是实现物 理网络设备收发数据的功能。图3为基本数据结构定义流程图步骤21 根据硬件平台的特点和编译器所定义的无符号字符型，有符号字符型， 无符号整型，有符号整型，无符号长整型，有符号长整型分别赋值给Lwip函数库所需要被 实现的数据类型。步骤22 为Lwip函数库编写性能测试宏开始测量宏PERF_START和结束测量并 记录结果宏PERF_ST0P (χ)。图4为Lwip函数库和Linux系统服务接口建立流程图Linux操作系统提供了众多系统服务，而Lwip函数库仅仅需要Linux为其提供少 数几种系统服务，因此只需要利用Linux提供的系统服务函数去封装Lwip函数库需要实现 的系统服务函数。步骤31 用Linux操作系统的信号量系统服务函数为Lwip函数库实现信号量的 创建、删除、释放、申请系统服务。步骤32 用Linux操作系统的消息队列系统服务为Lwip函数库实现邮箱的创建、 删除、投递、接收系统服务。步骤33 用Linux操作系统的线程系统服务为Lwip函数库实现线程的创建及优 先级分配系统服务。步骤34 =Lwip超时处理系统服务并不需要借助Linux操作系统提供的系统服务来 完成，Lwip函数库本身提供了一个超时指针，只需在某个线程超时时，返回当前线程的超时 指针。图5为Lwip和物理硬件网络设备底层硬件接口建立流程图底层硬件接口需要操作物理硬件网络设备的寄存器实现物理硬件网络设备基本 的初始化、数据接收、数据发送、中断处理等操作，对寄存器的读写只能在Linux操作系统 的内核空间完成。步骤41 编写物理硬件网络设备的寄存器驱动，并为每个寄存器的读写操作提供 操作接口，操作接口会以数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统网络加速运行的系统，其特征在于，主要包括以下单元：应用程序单元、Ｌｗｉｐ函数库单元、系统接口单元、Ｌｉｎｕｘ系统单元、底层硬件接口单元、硬件平台单元、物理硬件网络设备单元；所述应用程序单元为嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统提供基本和网络应用程序；所述Ｌｗｉｐ函数库单元为嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统提供一个小型的ＴＣＰ／ＩＰ协议栈，该协议栈的优点是内存使用量少和代码体积小；所述系统接口单元为嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统的Ｌｗｉｐ函数库提供基本的系统服务，包括信号量、邮箱、线程、超时；所述Ｌｉｎｕｘ系统单元为嵌入式设备提供了软件运行环境；所述硬件平台单元为嵌入式设备提供了硬件运行环境；所述底层硬件接口单元让物理硬件网络设备能正常运行在Ｌｉｎｕｘ系统单元的软件环境中和硬件平台单元的硬件环境中；所述物理硬件网络设备单元为嵌入式系统提供最底层的网络支持，所有的网络数据都是通过这个单元进行发送和接收。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗笑南，张洁，傅明，谭南，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]