網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

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網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

1WindowsCE中的網(wǎng)絡(luò)通信

WindowsCE6.0在網(wǎng)絡(luò)通信方面提供了完善的軟件支持，包括：(1)提供與Unix完全兼容的SocketAPI函數(shù)，使其他平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序很容易移植到WindowsCE中，而WindowsCE中的應(yīng)用程序也容易移植到其他平臺(tái)中；(2)操作系統(tǒng)本身也包含大量各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如TCP/IP、UDP、ICMP等；(3)操作系統(tǒng)本身提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如IIS、TFTP；(4)提供小端口網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序接口，只需編寫網(wǎng)卡的小端口驅(qū)動(dòng)程序就能利用該網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)上面提供的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

2面向連接的TCP通信

TCP通信是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。具有五大特點(diǎn)：①面向連接的傳輸；②端到端的通信；③高可靠性；④全雙工方式傳輸；⑤采用字節(jié)流方式。TCP通信是指在進(jìn)行通信之前，通信雙方必須建立連接，通信結(jié)束之后終止其連接。也就是指當(dāng)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上的兩個(gè)應(yīng)用程序之間利用TCP進(jìn)行通信時(shí)，源和目標(biāo)之間會(huì)建立一個(gè)虛擬連接，這個(gè)連接一旦建立，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間就可以把數(shù)據(jù)當(dāng)作一個(gè)雙向字節(jié)流進(jìn)行交換。TCP建立的連接是端到端的連接，即源與目標(biāo)之間的連接。TCP協(xié)議向應(yīng)用層提供了面向連接的服務(wù)，以確保網(wǎng)絡(luò)上所傳送的數(shù)據(jù)包被完整、正確、可靠的接收。一旦數(shù)據(jù)有損傷或丟失，則由TCP負(fù)責(zé)重傳，應(yīng)用層不參與解決。本文在WindowsCE中實(shí)現(xiàn)一個(gè)TCP客戶端應(yīng)用程序，向PC機(jī)端的TCP服務(wù)器請求連接，連接成功后，客戶端應(yīng)用程序就可以與PC端的TCP服務(wù)端應(yīng)用程序進(jìn)行TCP通信了，連接的流程圖如圖2所示。在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)通信一般可通過Socket實(shí)現(xiàn)。Socket編程均采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式。

3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于在WindowsCE下的TCP/IP協(xié)議處理方法是分別在服務(wù)器端和客戶機(jī)端創(chuàng)建Socket程序，建立通信聯(lián)系的，下面就分別給出服務(wù)器端Socket和客戶機(jī)端Socket的實(shí)現(xiàn)方法。調(diào)用的主要函數(shù)有：創(chuàng)建套接字函數(shù)socket、監(jiān)聽函數(shù)listen、等待連接函數(shù)accept、數(shù)據(jù)接收函數(shù)read、數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)write等。

3.1服務(wù)器端socket操作(1)建立套接字函數(shù)socket；(2)綁定地址和端口函數(shù)bind，將該socket與本機(jī)地址和端口號(hào)捆綁；(3)建立套接口隊(duì)列函數(shù)listen，在監(jiān)聽端口上監(jiān)聽客戶機(jī)的連接請求；(4)接收連接函數(shù)accept，當(dāng)accept捕捉到一個(gè)連接請求時(shí)，就建立連接線路并返回一個(gè)新的通信文件描述符；(5)處理連接函數(shù)read/write；(6)關(guān)閉套接口close。服務(wù)器端利用VisualC++編寫可運(yùn)行于PC機(jī)上的TCP通信應(yīng)用程序。該程序調(diào)用Windows平臺(tái)提供的SocketAPI函數(shù)，使用TCP協(xié)議。服務(wù)器端首先創(chuàng)建一個(gè)socket，等待與客戶機(jī)端的連接，連接成功后進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。

3.2客戶機(jī)端socket操作(1)創(chuàng)建客戶端的Socket客戶端應(yīng)用程序首先調(diào)用WSAStartup函數(shù)來與Winsock的動(dòng)態(tài)連接庫建立關(guān)系，然后調(diào)用socket來建立一個(gè)TCPsocket。socket函數(shù)第一個(gè)參數(shù)只能是AF_INET，socket函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)設(shè)置位SOCK_STREAM，其第三個(gè)參數(shù)指定為0。(2)向服務(wù)器提出連接申請對客戶端來說，它不需要綁定，可以直接連接服務(wù)器端。調(diào)用connect函數(shù)來提出與服務(wù)器端建立連接的申請，首先定義一個(gè)地址結(jié)構(gòu)體變量，并對其成員進(jìn)行賦值，設(shè)定服務(wù)器端的IP地址和端口。(3)和服務(wù)器端進(jìn)行通信當(dāng)建立連接后，就可以調(diào)用send函數(shù)向服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù)了，之后調(diào)用recv函數(shù)接收服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。(4)關(guān)閉套接字當(dāng)完成通信后，調(diào)用closesocket函數(shù)關(guān)閉套接字，釋放為此套接字分配的資源。最后調(diào)用WSACleanup函數(shù)，終止對套接字庫的使用?？蛻舳死肰isualStudio2005編寫一個(gè)可運(yùn)行于WindowsCE6.0操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序，該程序調(diào)用WindowsCE平臺(tái)提供的SocketAPI函數(shù)，使用TCP協(xié)議，通過以太網(wǎng)芯片驅(qū)動(dòng)。

系統(tǒng)測試

用網(wǎng)線連接PC機(jī)與網(wǎng)絡(luò)終端，在網(wǎng)絡(luò)終端中的以太網(wǎng)芯片設(shè)置WindowsCE的IP地址，確保通過PC可以Ping通網(wǎng)絡(luò)終端。在PC機(jī)上運(yùn)行TCP測試工具軟件，設(shè)置本機(jī)端口號(hào)為1011，然后點(diǎn)擊“Connection”按鈕，啟動(dòng)一個(gè)TCP服務(wù)。在WindowsCE中，點(diǎn)擊Embedded_TCP.exe，在跳出的對話框中填寫要連接的服務(wù)端地址(即PC機(jī)地址，為19168.22)和端口號(hào)(為1011)，然后單擊“connect”按鈕，創(chuàng)建成功，按鈕會(huì)變成不可用，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。這時(shí)，TCP測試工具軟件中監(jiān)聽到一個(gè)客戶端連接，就可以與客戶端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信了。

結(jié)語

本文根據(jù)WindowsCE操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和TCP協(xié)議，利用Socket套接字編程，設(shè)計(jì)了在WindowsCE下的網(wǎng)絡(luò)通信軟件，并在網(wǎng)絡(luò)終端中運(yùn)行成功。軟件可實(shí)現(xiàn)嵌入式網(wǎng)絡(luò)終端和PC機(jī)之間的通信功能，具有較大的靈活性和擴(kuò)展性。在此基礎(chǔ)上可開發(fā)文本傳輸、通信故障檢測等應(yīng)用軟件。

作者：顧亭亭單位：南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院