基于UML狀態(tài)機(jī)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)框架的研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、嵌入式系統(tǒng)是一種以微控制器為核心的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子產(chǎn)品、通信等領(lǐng)域。隨著Internet和無線通信技術(shù)的發(fā)展，以往單一功能的嵌入式系統(tǒng)越來越有接入局域網(wǎng)、互連網(wǎng)、無線通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的需求，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)控制的功能。這就要求在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)如TCP/IP等各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 由于嵌入式系統(tǒng)有限的軟硬件資源限制，在實(shí)現(xiàn)TCP/IP等龐大的協(xié)議族時(shí)往往需要精心的裁剪和簡化，以滿足終端用戶的基本需求?？墒?/p>

2、，由于用戶對(duì)象的需求千差萬別，設(shè)計(jì)嵌入式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就成為一項(xiàng)非常復(fù)雜繁瑣的工作。 鑒此，我們引入狀態(tài)機(jī)的概念：狀態(tài)機(jī)是描述一個(gè)對(duì)象或一個(gè)交互其生命期內(nèi)響應(yīng)事件所經(jīng)歷的狀態(tài)序列的行為的集合，是用來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主要技術(shù)。UML狀態(tài)機(jī)在總結(jié)以往各種狀態(tài)機(jī)理論的基礎(chǔ)上，吸收了面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)，支持嵌套的層次狀態(tài)以及改進(jìn)狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，使得UML狀態(tài)機(jī)有很強(qiáng)的表達(dá)能力。UML狀態(tài)適于用來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它是狀態(tài)機(jī)理論的最新發(fā)

3、展，代表了狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的最高水平。 本文首先對(duì)現(xiàn)有的UML狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了研究，并提出了本文的創(chuàng)新點(diǎn)，即根據(jù)狀態(tài)樹構(gòu)造UML狀態(tài)機(jī)的拓?fù)浯a，進(jìn)而利用拓?fù)浯a實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的易于實(shí)現(xiàn)且效率高的UML狀態(tài)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法。以該算法為基礎(chǔ)，從本文的背景項(xiàng)目需求和實(shí)際應(yīng)用出發(fā)針對(duì)目前廣泛應(yīng)用的8位、16位低端微處理器，完成了一個(gè)UML狀態(tài)機(jī)通用實(shí)現(xiàn)框架――UF框架。該框架用C語言實(shí)現(xiàn)，效率高，不需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持，可移植性強(qiáng)；框架

4、提供了實(shí)現(xiàn)UML狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)、事件、定時(shí)器、測(cè)試等各種接口，利用這些接口使?fàn)顟B(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)易于編碼，便于測(cè)試。本文同時(shí)給出了UF框架的設(shè)計(jì)模式，使得人們可以很容易地使用UF框架來實(shí)現(xiàn)各種嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 在本文的背景項(xiàng)目中，筆者利用UF框架開發(fā)一個(gè)PPP協(xié)議，它給出了UF框架使用的一個(gè)范例和驗(yàn)證。PPP協(xié)議作為GPRS模塊中PPP協(xié)議的一個(gè)客戶端，為嵌入式終端和GPRS模塊之間的通信提供了數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路建立、維護(hù)以及承載上層的IP

5、協(xié)議等功能。開發(fā)環(huán)境是Microchip公司的MPLAB-ICD集成開發(fā)系統(tǒng)，UF的實(shí)現(xiàn)以及其他代碼采用C語言編寫。 經(jīng)過測(cè)試，用UF實(shí)現(xiàn)的PPP協(xié)議完全可以為TCP/IP提供穩(wěn)定可靠的承載。從這個(gè)項(xiàng)目中可以看出UF框架具有以下特點(diǎn)：UF易于將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的UML狀態(tài)圖轉(zhuǎn)化為該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)代碼；能清晰的反映狀態(tài)機(jī)各個(gè)狀態(tài)之間的嵌套層次關(guān)系；與以往的框架相比，UF框架所采用新的狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法不僅使得狀態(tài)轉(zhuǎn)換的效率得到較大提高，而且易于