嵌入式Internet是隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新概念和技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁剪，現(xiàn)已贏得了巨大的市場。隨著 Internet的發(fā)展，各種設(shè)備都產(chǎn)生了連接性的需求，從冰箱到電表，似乎所有電器都需要連入互聯(lián)網(wǎng)。通過為現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)增加因特網(wǎng)接入能力來擴展其功能，以Internet為介質(zhì)實現(xiàn)信息交互，從而產(chǎn)生了嵌入式Internet 技術(shù)。要實現(xiàn)嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，需要實現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，但由于Internet上各種通信協(xié)議對計算機存儲器、運算速度等的要求比較高，使得嵌入式系統(tǒng)協(xié)議棧的開發(fā)實現(xiàn)并不順利。
　　目前有兩個關(guān)鍵因素影響網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的開發(fā)，一是性能和效率，二是開發(fā)調(diào)試方便。傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)一般只能顧及其中的一個方面。例如在Linux、FreeBSD中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧作為系統(tǒng)內(nèi)核的一部分實現(xiàn)，通常具有較高的通信效率，但是不方便用戶添加實現(xiàn)新的用戶協(xié)議及根據(jù)特殊需要對協(xié)議的實現(xiàn)細節(jié)調(diào)整，同時對協(xié)議代碼的維護、調(diào)試和開發(fā)也不方便。這個缺點在嵌入式領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為突出。
　　由于嵌入式設(shè)備的多樣性和通信需求的多樣性，嵌入式領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的復(fù)用率非常低。本文將構(gòu)件技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的開發(fā)，并在國產(chǎn)和欣操作系統(tǒng)上實現(xiàn)了一個構(gòu)件化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，很好地解決了開發(fā)與效率的問題。
　　1 和欣嵌入式操作系統(tǒng)和CAR構(gòu)件技術(shù)
　　1.1 和欣嵌入式操作系統(tǒng)
　　和欣操作系統(tǒng)基于微內(nèi)核，服務(wù)動態(tài)加載。內(nèi)核包括硬件驅(qū)動（串口、USB、以太網(wǎng)卡、無線通信模塊）、內(nèi)存管理等系統(tǒng)基本服務(wù)，如圖1所示。TCP/IP協(xié)議棧完全由構(gòu)件實現(xiàn)，是運行在構(gòu)件平臺之上的一個服務(wù)構(gòu)件。底層網(wǎng)卡、串口等設(shè)備得到數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)交上層服務(wù)構(gòu)件處理。
　　和欣嵌入式操作系統(tǒng)是基于構(gòu)件化軟件模型，構(gòu)件化軟件設(shè)計思想貫穿了整個系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，系統(tǒng)實現(xiàn)本身就是構(gòu)件模式。除內(nèi)核中最底層控制部分外，所有系統(tǒng)功能都以構(gòu)件接口形式提供。另外，操作系統(tǒng)對構(gòu)件化軟件模型提供了必要的運行環(huán)境，來源不同的構(gòu)件可以在該環(huán)境上實現(xiàn)互操作。系統(tǒng)提供了構(gòu)件自動尋址/自動加載機制，用戶不必知道調(diào)用的構(gòu)件程序是本地的還是來自于網(wǎng)上，即構(gòu)件運行環(huán)境對用戶透明。構(gòu)件化系統(tǒng)的實現(xiàn)，使得操作系統(tǒng)本身具有高度的靈活性和擴展性。和欣采用了CAR構(gòu)件技術(shù)。
　　
　　1.2 CAR構(gòu)件技術(shù)
　　CAR構(gòu)件技術(shù)是在總結(jié)面向?qū)ο?a href='http://www.www27dydycom.cn/v/tag/1315/' target='_blank' class='arckwlink_none'>編程、面向構(gòu)件編程技術(shù)的發(fā)展歷史和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為更好地支持面向以Web服務(wù)為代表的下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件開發(fā)而發(fā)明的。CAR（Component Assembly Runtime）構(gòu)件技術(shù)定義了一套網(wǎng)絡(luò)編程時代的構(gòu)件編程模型和編程規(guī)范，它規(guī)定了一組構(gòu)件間相互調(diào)用的標準，使二進制構(gòu)件可自描述并能夠在運行時動態(tài)鏈接。
　　CAR構(gòu)件技術(shù)通過二進制的封裝及動態(tài)鏈接技術(shù)解決軟件的動態(tài)升級和軟件的動態(tài)替換問題。面向構(gòu)件技術(shù)對一組類的組合進行封裝，并代表完成一個或多個功能的特定服務(wù)，同時為用戶提供多個接口。整個構(gòu)件隱藏了具體的實現(xiàn)，只用接口提供服務(wù)。這樣，在不同層次上，構(gòu)件均可以將底層多個邏輯組合成高層次上粒度更大的新構(gòu)件。構(gòu)件之間通過約定的接口進行數(shù)據(jù)交換和信息傳遞，構(gòu)件的位置相互透明，可以在同一個或不同的用戶進程空間、不同的機器甚至不同的構(gòu)件上用不同的語言編寫，只要其符合事先約定的構(gòu)件規(guī)范。
　　2 和欣操作系統(tǒng)上的TCP/IP協(xié)議棧的特點與實現(xiàn)
　　2.1 和欣嵌入式操作系統(tǒng)上TCP/IP協(xié)議棧的特點
　　由于嵌入式系統(tǒng)在硬件資源的占有量以及處理器的處理能力等方面的限制，使得TCP/IP協(xié)議的嵌入式實現(xiàn)與其在通用操作系統(tǒng)中的實現(xiàn)有很大不同。首先，由于嵌入式處理器的時鐘頻率低，地址、數(shù)據(jù)總線窄，導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)對一個通用IP 包的處理要花費更多的處理機時間，從而影響其他任務(wù)的執(zhí)行。因此需要對龐大復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議棧進行裁剪，使之具有簡單、高效的特點。同時在設(shè)計嵌入式TCP/IP協(xié)議棧時要合理控制中斷處理程序的大小，使得中斷處理程序的運行時間盡可能短；同時把那些無實時性要求和費時的工作移到主程序中執(zhí)行，從而保證協(xié)議的正確執(zhí)行。具體來說，就是把TCP/IP協(xié)議的處理工作放到主程序中，對網(wǎng)絡(luò)接口的控制芯片采用循環(huán)查詢方式，在其他中斷任務(wù)的執(zhí)行間隙處理TCP/IP協(xié)議，以犧牲系統(tǒng)的響應(yīng)時間換取系統(tǒng)的可靠性。再者由于嵌入式系統(tǒng)的存儲空間有限，一般情況下只能開辟幾KB字節(jié)的緩存區(qū)接收數(shù)據(jù)包，并且其存儲空間固定，不是動態(tài)分配的。因此，在遇到大數(shù)據(jù)包時就會出現(xiàn)緩沖區(qū)溢出的錯誤。通常，嵌入式系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)包類型僅為系統(tǒng)狀態(tài)配置包、控制動作命令包、通信控制包等，這些包容量較小。由實時數(shù)據(jù)或網(wǎng)頁向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)包比較長，但可以通過設(shè)計格式加以控制。