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嵌入式網絡設備與通用計算機的網絡設置相比有相同的地方，也有其獨特的地方。本文以嵌放式操作系統uClinux在帶網絡接口的嵌入式芯片S3C4510B上的應用為例，介紹一種嵌入式網絡設備中MAC及IP地址設置的方法。 嵌入式產品可分為信息電器、移動計算設備、網絡設備和工控、仿真等。 在網絡日益重要的今天，越來越多的嵌入式產品有了聯網的要求。以上嵌入式產品的分類中，除了網絡設備特別強調網絡功能外，其它幾類產品經常也有網絡要求。 在談到網絡功能時，很自然就會想到目前應用越來越廣的Linuxz操作系統。Linux對網絡有很強的支持能力，甚至比大多數操作系統的性能更好。實際上，Linux的發展是人們在網絡上的相互合作下進行的，且Linux本來就是用在網絡上的。Linux幾乎支持所有常見的Internet協議，如FTP、POP、DNS、NIS等等。Linux也適合各種局域網。 Linux不僅能很好地用于通用計算機，而且已很好地移植于嵌入式系統。嵌入式Linux，就是經過小型化裁減，而且可以被燒制到容量僅為幾KB或幾MB的存儲器中，不需要硬盤，應用于各種特定的嵌入式環境的專用中，不需要硬盤，應用于各種一的嵌入式環境的專用操作系統。它保留了Linux的大多功能，特別是網絡支持能力。uClinux就是一個優秀的嵌入式Linux操作系統。 本論文中要討論的MAX及IP地址分別指的是： MAC地址在這里特指以太網定義的一個48位（6字節）地址。每臺連到以太網網絡的計算機分配一個唯一的48位（6字節）數字，即它的以太網地址。為分配地址，以太網硬件制造商購買以太網地址塊，在生產以太網接口硬件時順序給它們分配。MAC地址屬于物理層的地址，對于不同類型的網絡，其物理址分配方式不同，但本論文中介紹的設置方法都適用。 IP地址（IP address）也叫互連網地址（Internet address）。它是TCP/IP的設計人員選擇的一個類似于物理網絡的編址地址。互連網上的每個主機都分配了一個唯一的32位（4字節）整數地址。IP地址屬于軟件協議層的地址。只要主機上運行TCP/IP協議，其IP地址的編址方式就符合這個統一標準。 作為嵌入式網絡設備的“身份證”，MAC及IP地址的配置是嵌入式網絡設備必須面對的問題。它與通用計算機的操作有些不同。 1 嵌入式網絡設備中MAC及IP地址的特點 在嵌入式系統中，操作系統和所有的應用軟件都被固化到Flash等存儲設備中。在嵌入式系統中很少使用外存。嵌入式系統的啟動往往也是“自動”的，即從上電到處于工作狀態，不用人的介入。這是嵌入式設備應用的要求和特點。 嵌入式網絡設備的啟動，很自然會遇到MAC及IP地址的設置問題。 對于通用計算機，其以太網的MAC地十一般是不能變的，它是由網卡生產廠家固化在網卡中的。除了網卡生產廠家，很少有其他人關心它。而IP地址，可以根據用戶的需要設為指定值。其設定的IP地址是存儲在硬盤上的，操作系統啟動時，可以自動取得該值并啟用它。 圖2 嵌入式網絡設備中的MAC及IP地址的設置有它的特點： ①關心和接觸嵌入式網絡設備MAC地址的人比關心和接觸通用計算機MAC地址的人多得多。因為設計、研究和生產嵌入式網絡設備的廠家比網卡的廠家多得多。 ②在嵌入式設備中往往沒有硬盤，它的操作系統和應用軟件通常是打包放在Flash等存儲設備中。系統啟動時，把Flash中的代碼釋放到內存中，再在內存中運行。比如嵌入式操作系統Uclinux，在用于S3C4510B這樣的帶以太網接口的嵌入式設備時，把內核和應用程序代碼壓成一個映像文件包，在包中有網絡部分MAC及IP地址。但這些MAC及IP地址的值是在編譯映像文件時設定的，而且在編譯后的映像文件中的值是不能直觀地看到的，而且在編譯后的映像文件中的值是不能直觀地看到的，它是壓縮了的二進制數據，不方便地映像文件中直接更改MAC及IP地址的值。 ③對于使用同一映像文件的嵌入式網絡設備，如果不做進一步的處理，其MAC及IP地址是相同的。這顯然不能滿足應用，因為不同的設備應該有不同的MAC及IP地址。而編譯生成映像文件往往要用十幾甚至幾十分鐘。對于生產廠家，不可能為每臺設備編譯一個特定的映像文件。 針對以上問題，筆者在S3C4510B上運行uClinux時，使用了一些特殊的方法來解決它。 2 MAC及IP地址的設置 筆者使用的S3C4510B嵌入式網絡設備的基本框圖如圖1所示。 其中，Flash是一片HY29LV160，共16Mb，分35個扇區。程序映像文件是從低扇區開始存放的。 本嵌入式網絡設備系統的MAC及IP地址設置的基本思想是：把MAC及IP地址存放在Flash的未用扇區（一般在高扇區），嵌入式操作系統啟動后，自動運行一個程序去讀取MAC及IP地址并設置它。 用戶如何把MAC及IP地址放到Flash中？筆者使用的方法是通過計算機串口與網絡設備的RS232接口（即串口）相連，使用超級終端的方式，運行網絡設備中的程序把數據寫入Flash中。 針對MAC及IP地址的設置，筆者編了以下兩個運行于嵌入式操作系統uClinux上的程序。 （1）MyIP：處理IP地址的設置 程序使用說明： myip-r ;讀取Flash中的IP地址并檢驗合法性和啟用它 myip-w 172.20.91.15 ；更改Flash中的IP地址為172.20.91.15, ;掩碼為255.255.255.0,并啟用它 myip-w 172.20.91.15-m 255.255.192.0 ；更改Flash中的IP地址為172.20.91.15，掩碼為255.255.192.0，并啟用它 （2）MyMAC,處理MAC地址的設置 程序使用說明： mymac-r ；讀取Flash中的MAC地址并檢驗合法性和啟用它 mymac-w aa:bb:dd:ee:ff，更改Flash中的MAC地址為aa:bb:cc:dd:ee:ff，并啟用它 運行在S3C4510B上的應用程序，可以用串口終端輸入指令的方式運行。作為嵌入式應用，要求系統復位就能自動行動指定的程序。這時，我們得到另一種運行程序的方式：在uClinux開發包的4510B文件中配置（相當于DOS中的自動批處理程序）。如加入 /bin/./mymac-r /bin/./myip-r 編譯后的映像文件就可使系統自動運行mymac-r和myip-r，完成系統啟動時自動從Flash中讀取MAC地址和IP地址并配置它們。 對于嵌入式網絡設備生產廠家，可以使用以上兩個程序的帶“-W”參數的用法完成MAC和IP地址的設置；而嵌入式網絡設備的用戶只用知道處理IP地址的程序，一般不允許隨著更改MAC地址。 圖2、圖3是兩個程序的流程。 在這里強調兩點： ①這兩個程序都用到了Linux的網絡配置指令ifconfig(具體用法請查閱Linux下的相關幫助文檔)。在用該指令更改MAC地址時，需要硬件的支持。如一般的通用計算機上，網卡的MAC地址不能更改，該指令執行時將報異常；而在S3C4510B這樣的嵌入式網絡設備上，就能成功更改設備運行時的MAC地址。 ②Flash的基地址在操作系統啟動前后一般是不同的，這主要是為了提高系統運行的速度。另外，對Flash進行寫操作之前應先擦除操作扇區，注意數據的保護；不要擦除整個Flash，否則連同映像文件一起被清掉后，系統也就不能正常運行了。在對Flash的操作時應特別注意這些。 結語 嵌入式網絡設備的“身份證”——MAC及IP地址的設置，與通用計算機的設置有獨特之處。嵌入式網絡設備往往沒有硬盤，不能像通用計算機那樣操作；也不可能為每一臺設備“量身”編譯映像文件。本論文介紹的方法——把MAC及IP地址存放在Flash等存儲設備上，嵌入式操作系統啟動后，自動運行一個程序去讀取MAC及IP地址并設置它。這樣就可以在同一映像文件包下方便地配置嵌入式網絡設備MAC及IP地址。 |
