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-- 發(fā)布時間：2010-11-19 10:03:49
-- 基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)硬件防火墻的實(shí)現(xiàn)
在本系統(tǒng)中，軟件一共分為兩個部分：即嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分和PC機(jī)用戶界面實(shí)現(xiàn)部分。嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分主要完成對網(wǎng)絡(luò)封包的過濾以及完成與PC的人機(jī)界面的接口。用戶可以通過USB2.0接口對網(wǎng)絡(luò)硬件防火墻進(jìn)行設(shè)置，然后嵌入式系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置的安全規(guī)則來完成對網(wǎng)絡(luò)封包進(jìn)行過濾。
3．1 底層軟件的實(shí)現(xiàn)
這部分軟件是網(wǎng)絡(luò)硬件防火墻實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，它主要完成四個方面的工作，即對網(wǎng)絡(luò)封包的過濾，日志的記錄并發(fā)送，對用戶的報(bào)警以及跟PC機(jī)的接口。在本系統(tǒng)中我們采用實(shí)時操作系統(tǒng)UCOS，配合自己編寫的TCP/IP協(xié)議棧來實(shí)現(xiàn)對各個網(wǎng)絡(luò)層次封包的過濾。
3．1．1 UC/OSII在ARM7下的移植
UCOSII是一個完整、可移植、可固化及可剪裁的占先式實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核。它用ANSI C編寫，包含一小部分匯編代碼，使之可以供不同架構(gòu)的微處理器使用。移植該實(shí)時操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)底層軟件的第一步。移植操作系統(tǒng)其實(shí)是一件不簡單的事情，它必須要求開發(fā)人員對目標(biāo)硬件平臺有很深的了解；對UCOS的原理有相當(dāng)?shù)牧私猓粚λ褂玫木幾g器有較深入的了解。只有具備以上三點(diǎn)，才能成功移植該實(shí)時操作系統(tǒng)。要移植UCOS，只要編寫三個文件即可，它們分別是：OS_CPU.H，OS_CPU_C.C，OS_CPU_A.ASM。下面就簡單介紹該移植的實(shí)現(xiàn)過程。
第一個是編寫OS_CPU.H。在該文件中主要完成以下幾個方面的工作。首先是幾個數(shù)據(jù)類型的定義，如INT8U、INT16U、INT16S等，之所以這樣做是因?yàn)锳NSI C中并沒有明確定義short、int等數(shù)據(jù)類型的實(shí)際長度，它與處理器的類型有關(guān)，隱含著不可移植性。代之以移植性強(qiáng)的INT8U、INT16U等數(shù)據(jù)類型，即直觀又可移植。其次就是完成兩個中斷處理宏的定義，一個是關(guān)中斷宏OS_ENTER_CRITICAL( )，另一個就是開中斷宏OS_EXIT_CRITICAL( )。考慮到不是所有版本的C語言都支持C語言級的開關(guān)中斷，所以編寫此宏來實(shí)現(xiàn)C語言級的開關(guān)中斷。最后就是定義棧生長方向和棧的寬度，它們分別用變量OS_STK_GROWTH和OS_STK。
第二個是編寫OS_CPU_C.C。在該文件中主要完成函數(shù)OSTaskStkInit( )的編寫，該函數(shù)主要完成任務(wù)堆棧的的初始化工作，如初始化各個寄存器的狀態(tài)，以及用戶添加的一些任務(wù)變量等。
第三個是編寫OS_CPU_A.ASM。該文件的是移植的關(guān)鍵所在，在本文件中必須完成四個函數(shù)的編寫工作，它們分別為OSIntCtxSw( )，OSCtxSw( )， OSStartHighRdy( )和OSTickISR( )。其中前兩個函數(shù)是重中之重，它們必須用匯編語言編寫，主要完成任務(wù)環(huán)境的切換工作。
<!--ecms.*-->在ARM7硬件平臺下移植UCOSII要注意幾個問題，首先是在移植系統(tǒng)函數(shù)或者系統(tǒng)宏時要盡量的調(diào)用軟件中斷，這樣有助于簡化移植工作；其次在初始化任務(wù)堆棧時，可以添加任務(wù)變量OSEnterSum這個變量來監(jiān)視中斷開關(guān)次數(shù)，這是關(guān)于移植的一個技巧；最后要注意為了方便編寫中斷服務(wù)程序，在移植時還要提供相應(yīng)的匯編宏來簡化用戶層代碼的編寫。
3．1．2 TCP/IP協(xié)議棧在UCOSII下的實(shí)現(xiàn)
TCP/IP協(xié)議分為四層，分別為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層，物理層。本系統(tǒng)中物理層主要包括8019的驅(qū)動程序，網(wǎng)絡(luò)層包括IP協(xié)議和ARP協(xié)議，傳輸層主要包括TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，應(yīng)用層主要包括FTP、HTTP、SNMP和一些用戶應(yīng)用程序。由于該協(xié)議實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜，這也是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)，下面給出該協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的函數(shù)框圖：<!--工控自動化，autooo.net-->
