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嵌入式網卡及其IP沖突問題

發布時間:2012-09-14 作者:上(shang)海卓嵐
1.嵌入式網卡

嵌(qian)入(ru)式(shi)網(wang)卡(ka)是為嵌(qian)入(ru)式(shi)系統的(de)聯網(wang)設計(ji)的(de)網(wang)卡(ka),其功能類似于計(ji)算機的(de)網(wang)卡(ka),但是也有不少區別。嵌(qian)入(ru)式(shi)網(wang)卡(ka)的(de)樣(yang)子如圖1所示(shi),其大小只(zhi)有4×2厘米。

和普通的網卡相比,嵌入式網卡根據嵌入式系統的特點而設計,主要有如下區別:
1.嵌入式網卡和主機的接口不同。普通網卡以PCI方式和計算機的主板連接,由于嵌入式系統的MCU(例如ARM、MIPS、51單片機)等并不是以PCI為主要的外部設備接口,且PCI的接口較大。所以嵌入式網卡采用以串口(即UART、TTL電平串口)為接口形式,MCU通過串口收發即可通過網卡發送和接收數據。
2.嵌入(ru)(ru)式網(wang)卡內集成TCP/IP協(xie)議(yi)棧。普通(tong)的計(ji)算機(ji)(ji)網(wang)卡只提供MAC和PHY功能,計(ji)算機(ji)(ji)通(tong)過網(wang)卡驅動來(lai)并結合計(ji)算機(ji)(ji)操作系統(tong)(tong)上(shang)的TCP/IP協(xie)議(yi)棧來(lai)實現網(wang)絡通(tong)信。由于嵌入(ru)(ru)式系統(tong)(tong)本(ben)身的處(chu)理能力(li)有限、且很多(duo)嵌入(ru)(ru)式MCU程序本(ben)身不含有TCP/IP協(xie)議(yi)功能,如(ru)果將TCP/IP協(xie)議(yi)棧也集成到網(wang)卡內部(bu)則無論是對嵌入(ru)(ru)式系統(tong)(tong)的開發還是MCU的負荷都很有好處(chu)。

上海卓嵐的ZLSN2000嵌入式網卡很好滿(man)足了以上特點,可用于嵌入式系統接入以太網。

2.嵌入式網卡的IP沖突

計(ji)(ji)算機的(de)網(wang)(wang)卡(ka)會(hui)產生IP沖突(tu)這個是很(hen)常見的(de),比如(ru)兩(liang)臺計(ji)(ji)算機設置為一(yi)個IP地址,就會(hui)引起無法(fa)上網(wang)(wang)的(de)現象。在嵌入式(shi)網(wang)(wang)卡(ka)情況下,如(ru)果兩(liang)個嵌入式(shi)網(wang)(wang)卡(ka)設置為同樣(yang)(yang)的(de)IP那么(me)也會(hui)產生無法(fa)工作(zuo)的(de)現象。注意IP沖突(tu)只(zhi)是在一(yi)個局域網(wang)(wang)內部出現的(de),如(ru)果是由(you)路(lu)由(you)器分割開了,是可以設置為同樣(yang)(yang)IP的(de)。

但(dan)是(shi)嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)網(wang)卡(ka)的(de)IP沖突(tu)(tu)(tu)經(jing)常出現一種“先后(hou)(hou)式(shi)(shi)(shi)”IP沖突(tu)(tu)(tu),而(er)這(zhe)種“先后(hou)(hou)式(shi)(shi)(shi)”IP沖突(tu)(tu)(tu)在(zai)計算機網(wang)卡(ka)使用(yong)(yong)中并不常見(jian)。所謂“先后(hou)(hou)式(shi)(shi)(shi)”IP沖突(tu)(tu)(tu)是(shi)這(zhe)樣(yang)的(de)情況(kuang):現在(zai)有(you)兩臺嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)設(she)備,每臺嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)設(she)備都裝有(you)嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)網(wang)卡(ka)ZLSN2000,且(qie)每個(ge)ZLSN2000的(de)IP地址相(xiang)同,分別(bie)叫這(zhe)兩臺設(she)備為A設(she)備和B設(she)備,用(yong)(yong)戶先將(jiang)A設(she)備上(shang)電接入(ru)網(wang)口進行測(ce)試,測(ce)試完畢后(hou)(hou),將(jiang)B上(shang)電接入(ru)網(wang)絡(luo)測(ce)試,發現B設(she)備測(ce)試無法通過。此時“先后(hou)(hou)式(shi)(shi)(shi)”IP沖突(tu)(tu)(tu)已經(jing)產生。

“先后(hou)(hou)式”IP沖突(tu)的(de)(de)原因是(shi):每個(ge)以太網(wang)設(she)備(bei)(bei),包括計算機在(zai)內,都會在(zai)本地緩存中(zhong)保存對方IP地址(zhi)(zhi)(zhi)對應的(de)(de)物(wu)理(li)地址(zhi)(zhi)(zhi)。當用(yong)(yong)戶計算機/設(she)備(bei)(bei)和(he)A設(she)備(bei)(bei)通(tong)信(xin)后(hou)(hou)記錄了該IP的(de)(de)物(wu)理(li)地址(zhi)(zhi)(zhi),當和(he)A設(she)備(bei)(bei)同樣IP的(de)(de)B設(she)備(bei)(bei)進入(ru)網(wang)絡時,用(yong)(yong)戶計算機/設(she)備(bei)(bei)仍然用(yong)(yong)緩存中(zhong)記憶(yi)的(de)(de)老的(de)(de)物(wu)理(li)地址(zhi)(zhi)(zhi)和(he)B設(she)備(bei)(bei)通(tong)信(xin),引(yin)起無法通(tong)信(xin)。

3.IP沖突解決方法

方法1:等(deng)待2分鐘。物理地址的緩存在(zai)windows XP操(cao)作(zuo)系(xi)統的計算(suan)機(ji)中的保存時(shi)間(jian)為2分鐘。也就(jiu)是(shi)說在(zai)出現(xian)“先后式”IP沖突后,只要簡單等(deng)待2分鐘即可(ke)實現(xian)和B設備的通信。但是(shi)此種被動等(deng)待的方法,顯然效率太低。

方法2:ZLPing工具方法。特別(bie)是在對(dui)嵌入式網(wang)卡進行測試的情況下(xia),需(xu)要連續地(di)、高(gao)效地(di)測試網(wang)絡設(she)備。為此上海卓嵐開發了ZLPing程序,只要在每次新模塊(kuai)連接到(dao)網(wang)絡后點擊Ping按鈕(niu)即可清空(kong)物理地(di)址(zhi)緩存。

點擊ZLPing下載這(zhe)個工具。使用方(fang)法介紹如下(xia):

在ZLPing界面的(de)IP地(di)址部分,填入(ru)嵌(qian)入(ru)式網(wang)(wang)卡(ka)的(de)IP地(di)址,然后點(dian)擊Ping按鈕(niu),默(mo)認是(shi)192.168.1.200的(de)IP。點(dian)擊Ping按鈕(niu)有3個作(zuo)用,(1)獲取嵌(qian)入(ru)式網(wang)(wang)卡(ka)的(de)物(wu)理地(di)址。(2)對嵌(qian)入(ru)式網(wang)(wang)卡(ka)進行icmp echo(也就是(shi)俗稱的(de)ping) 測試(shi),如(ru)果測試(shi)通過(guo)則在“成功計(ji)數”中增一(3)清空(kong)本地(di)物(wu)理地(di)址緩存。

ZLPing的第(di)(3)個(ge)功能正好用(yong)于清除上(shang)(shang)一個(ge)嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)網卡(ka)(ka)的物理(li)地址記憶(yi)。用(yong)戶在測(ce)試嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)網卡(ka)(ka)時,在每接上(shang)(shang)一個(ge)新(xin)的嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)網卡(ka)(ka)時,點擊一下Ping按(an)鈕。即可和新(xin)的嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)網卡(ka)(ka)通信(xin)了(le)。ZLPing方(fang)便了(le)用(yong)戶對嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)網卡(ka)(ka)/設備(bei)的批量測(ce)試。但是這(zhe)個(ge)工具只適合于上(shang)(shang)海卓嵐的嵌(qian)(qian)入(ru)式(shi)網卡(ka)(ka)。

除了ZLPing以外還可以用windows自帶的命令arp -d來清空物理地址緩存。從這里下載pingbat.bat后雙擊(ji)即可運行一次清空物理地址緩存的操作。 正確的界面(mian)如圖2所示(shi)。

在(zai)win7及以上(shang)操作(zuo)系統下,注意需要用管理員方式登(deng)錄windows,然后運行以上(shang)的ZLPing和Pingbat,否則(ze)會沒有效果(guo)(guo),非(fei)管理員的執(zhi)行效果(guo)(guo)如下:

此時請使用管(guan)理員(yuan)方式登(deng)錄再次使用pingbat或者zlping。如(ru)果以管(guan)理員(yuan)身份還是(shi)出現圖3問(wen)題,請用“管(guan)理員(yuan)方式運行”執行程序(xu)。即在程序(xu)上(shang)點擊(ji)右(you)鍵,選擇“以管(guan)理員(yuan)身份運行”。

另外(wai)也可(ke)以直(zhi)接修改程序屬(shu)(shu)性,每次都按照管理員身(shen)份(fen)運(yun)行(xing),勾選屬(shu)(shu)性中的“以管理員身(shen)份(fen)運(yun)行(xing)此程序”。

方法3:對于固件版本為1.546及其以上版本的卓嵐模塊,可以使用卓嵐SocketTest這個(ge)工具進行TCP連接測試。這個(ge)工具內部(bu)隱(yin)含有清除ARP緩存的功能。

方法4:請選擇ZLSN2002或(huo)者ZLSN2003為(wei)核心的卓(zhuo)嵐模(mo)塊。它們比ZLSN2000核心模(mo)塊先進(jin)的地方是自動具有(you)ARP緩存清理功能。不再有(you)ARP前后式沖(chong)突問題。