嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MAC及IP地址設(shè)置
關(guān)鍵詞：Linux uClinux 嵌入式系統(tǒng) IP地址 MAX地址 以太網(wǎng)
嵌入式產(chǎn)品可分為信息電器、移動計算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和工控、仿真等。
在網(wǎng)絡(luò)日益重要的今天，越來越多的嵌入式產(chǎn)品有了聯(lián)網(wǎng)的要求。以上嵌入式產(chǎn)品的分類中，除了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特別強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)功能外，其它幾類產(chǎn)品經(jīng)常也有網(wǎng)絡(luò)要求。
在談到網(wǎng)絡(luò)功能時，很自然就會想到目前應(yīng)用越來越廣的Linuxz操作系統(tǒng)。Linux對網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的支持能力，甚至比大多數(shù)操作系統(tǒng)的性能更好。實際上，Linux的發(fā)展是人們在網(wǎng)絡(luò)上的相互合作下進(jìn)行的，且Linux本來就是用在網(wǎng)絡(luò)上的。Linux幾乎支持所有常見的Internet協(xié)議，如FTP、POP、DNS、NIS等等。Linux也適合各種局域網(wǎng)。
Linux不僅能很好地用于通用計算機(jī)，而且已很好地移植于嵌入式系統(tǒng)。嵌入式Linux，就是經(jīng)過小型化裁減，而且可以被燒制到容量僅為幾KB或幾MB的存儲器中，不需要硬盤，應(yīng)用于各種特定的嵌入式環(huán)境的專用中，不需要硬盤，應(yīng)用于各種一的嵌入式環(huán)境的專用操作系統(tǒng)。它保留了Linux的大多功能，特別是網(wǎng)絡(luò)支持能力。uClinux就是一個優(yōu)秀的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。
本論文中要討論的MAX及IP地址分別指的是：
MAC地址在這里特指以太網(wǎng)定義的一個48位（6字節(jié)）地址。每臺連到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)分配一個唯一的48位（6字節(jié)）數(shù)字，即它的以太網(wǎng)地址。為分配地址，以太網(wǎng)硬件制造商購買以太網(wǎng)地址塊，在生產(chǎn)以太網(wǎng)接口硬件時順序給它們分配。MAC地址屬于物理層的地址，對于不同類型的網(wǎng)絡(luò)，其物理址分配方式不同，但本論文中介紹的設(shè)置方法都適用。
IP地址（IP address）也叫互連網(wǎng)地址（Internet address）。它是TCP/IP的設(shè)計人員選擇的一個類似于物理網(wǎng)絡(luò)的編址地址?；ミB網(wǎng)上的每個主機(jī)都分配了一個唯一的32位（4字節(jié)）整數(shù)地址。IP地址屬于軟件協(xié)議層的地址。只要主機(jī)上運(yùn)行TCP/IP協(xié)議，其IP地址的編址方式就符合這個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
作為嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的“身份證”，MAC及IP地址的配置是嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須面對的問題。它與通用計算機(jī)的操作有些不同。
1 嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中MAC及IP地址的特點
在嵌入式系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)和所有的應(yīng)用軟件都被固化到Flash等存儲設(shè)備中。在嵌入式系統(tǒng)中很少使用外存。嵌入式系統(tǒng)的啟動往往也是“自動”的，即從上電到處于工作狀態(tài)，不用人的介入。這是嵌入式設(shè)備應(yīng)用的要求和特點。
嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的啟動，很自然會遇到MAC及IP地址的設(shè)置問題。
對于通用計算機(jī)，其以太網(wǎng)的MAC地十一般是不能變的，它是由網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家固化在網(wǎng)卡中的。除了網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家，很少有其他人關(guān)心它。而IP地址，可以根據(jù)用戶的需要設(shè)為指定值。其設(shè)定的IP地址是存儲在硬盤上的，操作系統(tǒng)啟動時，可以自動取得該值并啟用它。
圖2
嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的MAC及IP地址的設(shè)置有它的特點：
①關(guān)心和接觸嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備MAC地址的人比關(guān)心和接觸通用計算機(jī)MAC地址的人多得多。因為設(shè)計、研究和生產(chǎn)嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的廠家比網(wǎng)卡的廠家多得多。
②在嵌入式設(shè)備中往往沒有硬盤，它的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件通常是打包放在Flash等存儲設(shè)備中。系統(tǒng)啟動時，把Flash中的代碼釋放到內(nèi)存中，再在內(nèi)存中運(yùn)行。比如嵌入式操作系統(tǒng)Uclinux，在用于S3C4510B這樣的帶以太網(wǎng)接口的嵌入式設(shè)備時，把內(nèi)核和應(yīng)用程序代碼壓成一個映像文件包，在包中有網(wǎng)絡(luò)部分MAC及IP地址。但這些MAC及IP地址的值是在編譯映像文件時設(shè)定的，而且在編譯后的映像文件中的值是不能直觀地看到的，而且在編譯后的映像文件中的值是不能直觀地看到的，它是壓縮了的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，不方便地映像文件中直接更改MAC及IP地址的值。
③對于使用同一映像文件的嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如果不做進(jìn)一步的處理，其MAC及IP地址是相同的。這顯然不能滿足應(yīng)用，因為不同的設(shè)備應(yīng)該有不同的MAC及IP地址。而編譯生成映像文件往往要用十幾甚至幾十分鐘。對于生產(chǎn)廠家，不可能為每臺設(shè)備編譯一個特定的映像文件。
針對以上問題，筆者在S3C4510B上運(yùn)行uClinux時，使用了一些特殊的方法來解決它。
2 MAC及IP地址的設(shè)置
筆者使用的S3C4510B嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本框圖如圖1所示。
其中，F(xiàn)lash是一片HY29LV160，共16Mb，分35個扇區(qū)。程序映像文件是從低扇區(qū)開始存放的。
本嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)的MAC及IP地址設(shè)置的基本思想是：把MAC及IP地址存放在Flash的未用扇區(qū)（一般在高扇區(qū)），嵌入式操作系統(tǒng)啟動后，自動運(yùn)行一個程序去讀取MAC及IP地址并設(shè)置它。
用戶如何把MAC及IP地址放到Flash中？筆者使用的方法是通過計算機(jī)串口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的RS232接口（即串口）相連，使用超級終端的方式，運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的程序把數(shù)據(jù)寫入Flash中。
針對MAC及IP地址的設(shè)置，筆者編了以下兩個運(yùn)行于嵌入式操作系統(tǒng)uClinux上的程序。
（1）MyIP：處理IP地址的設(shè)置
程序使用說明：
myip-r ;讀取Flash中的IP地址并檢驗合法性和啟用它
myip-w 172.20.91.15 ；更改Flash中的IP地址為172.20.91.15, ;掩碼為255.255.255.0,并啟用它
myip-w 172.20.91.15-m 255.255.192.0 ；更改Flash中的IP地址為172.20.91.15，掩碼為255.255.192.0，并啟用它
（2）MyMAC,處理MAC地址的設(shè)置
程序使用說明：
mymac-r ；讀取Flash中的MAC地址并檢驗合法性和啟用它
mymac-w aa:bb:dd:ee:ff，更改Flash中的MAC地址為aa:bb:cc:dd:ee:ff，并啟用它
運(yùn)行在S3C4510B上的應(yīng)用程序，可以用串口終端輸入指令的方式運(yùn)行。作為嵌入式應(yīng)用，要求系統(tǒng)復(fù)位就能自動行動指定的程序。這時，我們得到另一種運(yùn)行程序的方式：在uClinux開發(fā)包的4510B文件中配置（相當(dāng)于DOS中的自動批處理程序）。如加入
/bin/./mymac-r
/bin/./myip-r
編譯后的映像文件就可使系統(tǒng)自動運(yùn)行mymac-r和myip-r，完成系統(tǒng)啟動時自動從Flash中讀取MAC地址和IP地址并配置它們。
對于嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠家，可以使用以上兩個程序的帶“-W”參數(shù)的用法完成MAC和IP地址的設(shè)置；而嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的用戶只用知道處理IP地址的程序，一般不允許隨著更改MAC地址。
圖2、圖3是兩個程序的流程。
在這里強(qiáng)調(diào)兩點：
①這兩個程序都用到了Linux的網(wǎng)絡(luò)配置指令ifconfig(具體用法請查閱Linux下的相關(guān)幫助文檔)。在用該指令更改MAC地址時，需要硬件的支持。如一般的通用計算機(jī)上，網(wǎng)卡的MAC地址不能更改，該指令執(zhí)行時將報異常；而在S3C4510B這樣的嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，就能成功更改設(shè)備運(yùn)行時的MAC地址。
②Flash的基地址在操作系統(tǒng)啟動前后一般是不同的，這主要是為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的速度。另外，對Flash進(jìn)行寫操作之前應(yīng)先擦除操作扇區(qū)，注意數(shù)據(jù)的保護(hù)；不要擦除整個Flash，否則連同映像文件一起被清掉后，系統(tǒng)也就不能正常運(yùn)行了。在對Flash的操作時應(yīng)特別注意這些。源網(wǎng)站：www.dpj.com.cn。
結(jié)語
嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的“身份證”——MAC及IP地址的設(shè)置，與通用計算機(jī)的設(shè)置有獨特之處。嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備往往沒有硬盤，不能像通用計算機(jī)那樣操作；也不可能為每一臺設(shè)備“量身”編譯映像文件。本論文介紹的方法——把MAC及IP地址存放在Flash等存儲設(shè)備上，嵌入式操作系統(tǒng)啟動后，自動運(yùn)行一個程序去讀取MAC及IP地址并設(shè)置它。這樣就可以在同一映像文件包下方便地配置嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備MAC及IP地址。
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