基于LwIP的嵌入式IPv6網(wǎng)關(guān)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備有了接入網(wǎng)絡(luò)的需求。大多數(shù)傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備最常用的通信接口是串口，不具備網(wǎng)絡(luò)接口，不能直接接入網(wǎng)絡(luò)；一些有入網(wǎng)能力的工業(yè)設(shè)備，很多也只支持 IPv4相關(guān)協(xié)議。地址池已然枯竭的IPv4在面對有著海量地址需求的工業(yè)設(shè)備時顯得十分無力。
　　為了解決上述問題，本文在深入研究LwIP協(xié)議棧IPv6內(nèi)核的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款輕量級的嵌入式網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備與TCP/IPv6設(shè)備間的應(yīng)用報(bào)文交換

2、。研究的重點(diǎn)是 IPv6相關(guān)協(xié)議的輕量級實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用，包括協(xié)議實(shí)現(xiàn)過程中涉及到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、接口等，而非IPv6本身。
　　本文首先介紹了與IPv6有關(guān)的協(xié)議，重點(diǎn)描述了IPv6的編址體系、IPv6分組格式、ICMPv6的報(bào)文類型和報(bào)文格式、鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議等內(nèi)容。接著深度剖析了Git中添加了IPv6支持的LwIP協(xié)議棧，主要從LwIP架構(gòu)和進(jìn)程模型、動態(tài)內(nèi)存管理機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)接口管理機(jī)制、IPv6核心協(xié)議組件、ICMPv6核心協(xié)議組件

3、等方面對協(xié)議棧進(jìn)行了較為透徹地分析，同時針對LwIP不能對帶有擴(kuò)展首部的IPv6分組進(jìn)行分片的問題提出了一種改進(jìn)方法。
　　設(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的硬件平臺并給出了移植支持IPv6的LwIP協(xié)議棧的詳細(xì)方法。網(wǎng)關(guān)選用STM32F103ZET6作為主控制芯片，ENC28J60為網(wǎng)卡芯片，結(jié)合Keil集成開發(fā)環(huán)境完成了LwIP的移植工作。Ping測試結(jié)果表明協(xié)議棧的移植是成功的。網(wǎng)關(guān)的整體軟件架構(gòu)沒有使用操作系統(tǒng)，而是采用無限循環(huán)結(jié)合中斷的方