随着操作系统的不断发展,各种手机操作系统、居家智能操作系统等都有了广泛应用,嵌入式操作系统的网络协议栈需要适应不同的应用环境。在传统的嵌入式操作系统网络协议栈中,数据链路层中的数据帧处理方式过于简单而无法满足一些负载的情况,为了使数据链路层减少对系统的负荷,更加适应各类应用,本课题针对中航工业研究所自研的国产化某嵌入式操作系统,设计符合要求的网络协议栈的数据链路层,对ARP协议功能进行改进,并加入适配层设计更好地处理数据帧与网卡的衔接,针对嵌入式操作系统资源的有限性和实时性,设计了更加适用的数据结构和数据帧列队机制。本文首先分析了操作系统及网络协议栈的国内外现状,对国产化某嵌入式操作系统的体系结构、功能等方面进行全面梳理,并对其网络协议栈中与数据链路层的相关技术理论进行研究,重点阐述了与数据链路层衔接部分的网络层技术和设计,以及数据链路层中需要用到的ARP协议和数据收发适配层的理论。其次对数据链路层中ARP协议进行了整体设计。为了适应国产化某嵌入式操作系统的精简要求,将ARP协议合并为四大功能,并对大的功能模块中各个小功能进行整体连接,使整个协议相互配合、更加完善,并且针对整体流程设计了更为适用的数据结构和状态字段,使其功能之间配合更加便捷、稳定。再有为了更好的处理以太网数据帧与网卡的衔接,在数据链路层加入了适配层的设计。在适配层中,不仅要完成以太网数据帧的封装和接收分流,还要在网卡处理前后加入列队机制和数据包接收策略,改善了传统简单的收发包模式。设计了优先级的发送列队机制以提高整体发送质量,并加入了轮询接收策略,使得以太网数据帧的处理、接收和发送更加稳定可靠。最后针对所有设计的功能进行了测试,测试每个模块的可行性,并针对一些发送失败的特殊情况进行测试,保证了本课题实现功能的完整性、系统性与可靠性,并对CPU占用率和丢包率的网络性能指标进行测试。综上所述,本文在遵循数据链路层的理论规范下,实现了数据链路层的功能模块,针对其应用环境,对其整体功能设计进行精简或优化,并加入一些策略算法来保证其稳定性。通过实验表明,本课题设计实现的数据链路层各环节运行正常,并达到了相应的性能指标。