基于UDP協(xié)議的ARM、X86平臺之間的通訊方案

0 引言

隨著人工智能的應(yīng)用，ARM產(chǎn)品已經(jīng)遍布到各個領(lǐng)域：工業(yè)控制、無線通訊領(lǐng)域、消費類電子產(chǎn)品、成像和安全產(chǎn)品，包括現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用ARM技術(shù)，手機中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術(shù)。除此以外，ARM微處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會在將來取得更加廣泛的應(yīng)用，因此，ARM與其它平臺之間通訊就顯得尤為重要。

1.UDP協(xié)議本質(zhì)

UDP協(xié)議是英文User Datagram Protocol的縮寫，即用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，主要用來支持那些需要在計算機之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。包括網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)在內(nèi)的眾多客戶/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要使用UDP協(xié)議。UDP協(xié)議從問世至今已經(jīng)被使用了很多年，雖然其最初的光彩已經(jīng)被一些類似協(xié)議所掩蓋，但即使是在今天，UDP仍然不失為一項非常實用和可行的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議。

UDP協(xié)議使用端口號為不同的應(yīng)用保留其各自的數(shù)據(jù)傳輸通道。UDP和TCP協(xié)議正是采用這一機制實現(xiàn)對同一時刻內(nèi)多項應(yīng)用同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的支持。數(shù)據(jù)發(fā)送一方(可以是客戶端或服務(wù)器端)將UDP數(shù)據(jù)報通過源端口發(fā)送出去，而數(shù)據(jù)接收一方則通過目標端口接收數(shù)據(jù)。有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用只能使用預(yù)先為其預(yù)留或注冊的靜態(tài)端口;而另外一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用則可以使用未被注冊的動態(tài)端口。因為UDP報頭使用兩個字節(jié)存放端口號，所以端口號的有效范圍是從0到65535.一般來說，大于49151的端口號都代表動態(tài)端口。

數(shù)據(jù)報的長度是指包括報頭和數(shù)據(jù)部分在內(nèi)的總的字節(jié)數(shù)。因為報頭的長度是固定的，所以該域主要被用來計算可變長度的數(shù)據(jù)部分(又稱為數(shù)據(jù)負載)。數(shù)據(jù)報的最大長度根據(jù)工作環(huán)境的不同而各異。從理論上說，包含報頭在內(nèi)的數(shù)據(jù)報的最大長度為65535字節(jié)。不過，一些實際應(yīng)用往往會限制數(shù)據(jù)報的大小，有時會降低到8192字節(jié)。

UDP協(xié)議使用報頭中的校驗值來保證數(shù)據(jù)的安全。校驗值首先在數(shù)據(jù)發(fā)送方通過特殊的算法計算得出，在傳遞到接收方之后，還需要再重新計算。

如果某個數(shù)據(jù)報在傳輸過程中被第三方篡改或者由于線路噪音等原因受到損壞，發(fā)送和接收方的校驗計算值將不會相符，由此UDP協(xié)議可以檢測是否出錯。其實在UDP協(xié)議中校驗功能是可選的，如果將其關(guān)閉可以使系統(tǒng)的性能有所提升。這與TCP協(xié)議是不同的，后者要求必須具有校驗值。

2.實現(xiàn)案例

實現(xiàn)案例如下：在觸摸屏進行畫圖，使其在液晶屏上顯示，同時通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，使其在計算機屏幕上顯示，并由計算機控制清除液晶屏上的圖形。

步驟如下：

(1)新建工程

(2)在main.c文件中編輯初始化網(wǎng)絡(luò)函數(shù)void InitNetWork()//初始化網(wǎng)絡(luò){

U32 ipaddr32,ipmaskaddr32,ipgateaddr32;

U8 *Mac;

ipaddr32=Get_ipaddr(); //獲取IP地址

ipmaskaddr32=Get_maskaddr();//獲取子網(wǎng)掩碼

ipgateaddr32=Get_gwaddr(); //獲取網(wǎng)關(guān)

Mac=Get_mac(); //獲取網(wǎng)卡地址NetPortChoose(0);

//選擇網(wǎng)口，必須在配置網(wǎng)絡(luò)以前進行

initOSNet(ipaddr32, ipmaskaddr32,

ipgateaddr32,Mac);//配置網(wǎng)絡(luò)

OSTimeDly(1000);//任務(wù)掛起1秒

printk(“init Ethernet and UDP is

ok!\n”);

}

(3)定義計算機端套接字，全局變量(4)編寫Main_Task任務(wù)及消息循環(huán)主要負責(zé)響應(yīng)觸摸屏消息，在屏幕上畫圖，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上。

對觸摸屏消息的處理和鍵盤消息類似，其消息類型pMsg->Message為OSM_TOUCH_SCREEN,消息參數(shù)pMsg->LParam中包含了觸摸屏的動作信息，定義如下：

#define TCHSCR_ACTION_NULL

0

#define TCHSCR_ACTION_CLICK 1 //觸摸

屏單擊

#define TCHSCR_ACTION_DBCLICK 2 //觸

摸屏雙擊

#define TCHSCR_ACTION_DOWN 3 //觸摸

屏按下

#define TCHSCR_ACTION_UP 4 //觸摸

屏抬起

#define TCHSCR_ACTION_MOVE 5 //觸摸

屏移動

消息參數(shù)pMsg->WParam中則包含了觸摸[!--empirenews.page--]

點的坐標信息，低16位是X坐標值，高16位是Y坐標值。這里當(dāng)觸摸屏產(chǎn)生“按下”動作后采用MoveTo()函數(shù)設(shè)置繪圖起始點坐標，當(dāng)產(chǎn)生“移動”動作后采用LineTo()函數(shù)繪制線段。

3.解決方案

3.1 建立Socket

為了建立建立S o c k e t,程序可以調(diào)用Socket函數(shù)，該函數(shù)返回一個類似于文件描述符的句柄。socket函數(shù)原型為：

int socket(int domain, int type,intprotocol);

domain指明所使用的協(xié)議族，通常為PF_INET,表示互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議族(TCP/IP協(xié)議族);type參數(shù)指定socket的類型：SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM,Socket接口還定義了原始Socket(SOCK_RAW)，允許程序使用低層協(xié)議;protocol通常賦值“0”.Socket()調(diào)用返回一個整型socket描述符，你可以在后面的調(diào)用使用它。

Socket描述符是一個指向內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針，它指向描述符表入口。調(diào)用Socket函數(shù)時，socket執(zhí)行體將建立一個Socket,實際上“建立一個Socket”意味著為一個Socket數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配存儲空間。Socket執(zhí)行體為你管理描述符表。

兩個網(wǎng)絡(luò)程序之間的一個網(wǎng)絡(luò)連接包括五種信息：通信協(xié)議、本地協(xié)議地址、本地主機端口、遠端主機地址和遠端協(xié)議端口。Socket數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含這五種信息。

3.2 配置Socket

通過socket調(diào)用返回一個socket描述符后，在使用socket進行網(wǎng)絡(luò)傳輸以前，必須配置該socket.面向連接的socket客戶端通過調(diào)用Connect函數(shù)在socket數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中保存本地和遠端信息。無連接socket的客戶端和服務(wù)端以及面向連接socket的服務(wù)端通過調(diào)用bind函數(shù)來配置本地信息。

Bind函數(shù)將socket與本機上的一個端口相關(guān)聯(lián)，隨后你就可以在該端口監(jiān)聽服務(wù)請求。

Bind函數(shù)原型為：

int bind(int sockfd,struct sockaddr*my_addr,int addrlen);

Sockfd是調(diào)用socket函數(shù)返回的socket描述符，my_addr是一個指向包含有本機IP地址及端口號等信息的sockaddr類型的指針;addrlen常被設(shè)置為3.3 建立連接

面向連接的客戶程序使用Connect函數(shù)來配置socket并與遠端服務(wù)器建立一個TCP連接，其函數(shù)原型為：

int connect(int sockfd,struct sockaddr*serv_addr,int addrlen);

Sockfd是socket函數(shù)返回的socket描述符;serv_addr是包含遠端主機IP地址和端口號的指針;addrlen是遠端地址結(jié)構(gòu)的長度。

Connect函數(shù)在出現(xiàn)錯誤時返回-1,并且設(shè)置errno為相應(yīng)的錯誤碼。進行客戶端程序設(shè)計無須調(diào)用bind()，因為這種情況下只需知道目的機器的IP地址，而客戶通過哪個端口與服務(wù)器建立連接并不需要關(guān)心，socket執(zhí)行體為你的程序自動選擇一個未被占用的端口，并通知你的程序數(shù)據(jù)什么時候到達端口。

Connect函數(shù)啟動和遠端主機的直接連接。只有面向連接的客戶程序使用socket時才需要將此socket與遠端主機相連。無連接協(xié)議從不建立直接連接。面向連接的服務(wù)器也從不啟動一個連接，它只是被動的在協(xié)議端口監(jiān)聽客戶的請求。

Listen函數(shù)使socket處于被動的監(jiān)聽模式，并為該socket建立一個輸入數(shù)據(jù)隊列，將到達的服務(wù)請求保存在此隊列中，直到程序處理它們。

int listen(int sockfd,int backlog);

首先，當(dāng)accept函數(shù)監(jiān)視的socket收到連接請求時，socket執(zhí)行體將建立一個新的socket,執(zhí)行體將這個新socket和請求連接進程的地址聯(lián)系起來，收到服務(wù)請求的初始socket仍可以繼續(xù)在以前的socket上監(jiān)聽，同時可以在新的socket描述符上進行數(shù)據(jù)傳輸操作。

3.4 傳輸數(shù)據(jù)

Send()和recv()這兩個函數(shù)用于面向連接的socket上進行數(shù)據(jù)傳輸。

Sockfd是你用來傳輸數(shù)據(jù)的socket描述符;msg是一個指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的指針;Len是以字節(jié)為單位數(shù)據(jù)的長度;flags一般情況下設(shè)置為0(關(guān)于該參數(shù)的用法可參照man手冊)。

Send()函數(shù)返回實際上發(fā)送出的字節(jié)數(shù)，可能會少于你希望發(fā)送的數(shù)據(jù)。在程序中應(yīng)該將send()的返回值與欲發(fā)送的字節(jié)數(shù)進行比較。當(dāng)send()返回值與len不匹配時，應(yīng)該對這種情況進行處理。

3.5 傳輸結(jié)束

當(dāng)所有的數(shù)據(jù)操作結(jié)束以后，你可以調(diào)用close()函數(shù)來釋放該socket,從而停止在該socket上的任何數(shù)據(jù)操作。