[发明专利]一种以太网通信协议栈系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种以太网通信协议栈系统及实现方法，采用MAC数据仲裁模块对接收数据进行解析得到接收数据的数据类型，然后对不同类型数据采用专有模块进行数据校验，采用IP接收模块、ARP接收模块或ICMP接收模块分别对不同类型数据进行解包处理，采用实时校验，减小协议栈时间开销，最后利用MAC数据仲裁模块用于对IP发送模块、ARP发送模块和ICMP发送模块发送数据进行优先级仲裁发送，本发明结构简单，延迟低、易扩展，实现简单，传输数据时，同步进行校验，耗时较小，将逻辑设计映射到可编程逻辑器件中实现，并对协议栈功能进行测试，测试结果表明本发明具有很好的可实施性，且性能满足预期，适用于不具备标准软件协议栈的以太网通信领域。

技术领域

本发明涉及一种全数字电路设计的以太网通信协议栈，具体涉及一种以太网通信协议栈系统及实现方法。

背景技术

目前使用以太网通信的方式，主要是在CPU平台上采用软件标准TCP/IP通信协议栈，与其他以太网设备进行通信。这种通信方式的前提是有一个性能较高的处理器。当处理器性能较低、内存空间有限时，无法实现通信协议栈，不能进行以太网通信。例如，在一些使用传统8位或16位单片机的电子系统中，很难使用以太网进行通信，无法满足电子系统网络化、一体化的需求。而目前现有技术中，没有UDP/IP协议栈硬件编程实现的具体方法，也未对如何降低通信协议栈时间开销进行深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以太网通信协议栈系统及实现方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以太网通信协议栈系统，包括IP接收模块、IP发送模块、UDP接收模块、UDP发送模块、ARP接收模块、ARP发送模块、ARP高速缓存模块、ICMP接收模块、ICMP发送模块、应用层通信接口控制模块、MAC数据仲裁模块和节点配置信息模块；

MAC数据仲裁模块用于对接收数据进行解析得到接收数据的数据类型，并根据数据类型将接收数据传输至IP接收模块、ARP接收模块或ICMP接收模块；

IP接收模块用于对接收的数据包进行IP数据解包处理，通过分析IP数据首部将解包得到的有效数据传输至UDP接收模块；

UDP接收模块对IP接收模块发送的有效数据进行解包处理，剥离得到应用层实际通信数据，并将剥离得到的应用层实际通信数据传输至应用层通信接口控制模块；

UDP发送模块用于接收应用层通信接口控制模块发送的应用层数据，并对接收的应用层数据添加UDP首部，组成标准UDP数据并传送于IP发送模块，IP发送模块对UDP数据添加IP层首部，并将添加IP层首部后的IP层首部作为MAC帧通过MAC数据仲裁模块发送；

ARP发送模块用于查询目标IP地址对应的MAC地址，ARP接收模块用于接收对方主机返回的ARP应答并更新本地ARP高速缓存模块；ARP高速缓存模块用于存储IP地址和MAC地址的映射表；

ICMP接收模块和ICMP发送模块用于响应对方主机发送的数据命令，根据数据命令解析出目标IP地址，将解析的目标IP地址与本协议栈MAC地址相比较，当两者相同时，向对方主机回发ICMP数据包，若不一致，则丢弃该数据命令；节点配置信息模块用于对应用层通信接口控制模块进行配置；应用层通信接口控制模块用于与外部数据交互；

MAC数据仲裁模块用于对IP发送模块、ARP发送模块和ICMP发送模块发送数据进行优先级仲裁发送。

进一步的，IP接收模块通过对接收的数据包IP数据首部进行校验，将校验值进行合法性判断，若校验值符合设定值，则将解析的有效UDP数据发送给UDP接收模块。

进一步的，IP层首部包括IP协议版本、首部长度、服务类型、生存周期、源IP地址和目标IP地址。