| 隨著微電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、國(guó)防軍事、自動(dòng)化控制領(lǐng)域以及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷�。由嵌入式微控制器組成的系統(tǒng)其最明顯的優(yōu)勢(shì)就是可以嵌入到任何微型或小型儀器和設(shè)備中。 嵌入式系統(tǒng)是指將應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)硬件集成在一起的系統(tǒng)。它以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),而且軟硬件可以裁剪,因而是能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功耗的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)１。嵌入式系統(tǒng)與通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合可以極大地增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的智能化與靈活性,拓展通信功能,從而實(shí)現(xiàn)各種通信系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。本文給出一種適合于中／低端應(yīng)用的通信平臺(tái)設(shè)計(jì)方案,它可支持Ｅｔｈｅｒｎｅｔ網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸,并且具有ＲＳ２３２、 ＲＳ４８５、 ＵＳＢ等接口。文中圍繞嵌入式ｕＣｌｉｎｕｘ環(huán)境設(shè)計(jì)了基于嵌入式通信微處理器Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ的硬件通信平臺(tái),從而實(shí)現(xiàn)了嵌入式Ｓｏｃｋｅｔ通信。 １ 嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  作為一類特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式處理器、嵌入式外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件等幾大部分組成。嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件,它可分為嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）和高度集成的嵌入式ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）。嵌入式外圍設(shè)備是指嵌入式硬件系統(tǒng)中除中心控制部件以外的存儲(chǔ)、通信、保護(hù)、調(diào)試、顯示等其它輔助部件。嵌入式操作系統(tǒng)一般在比較大型或需要多任務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)合才考慮使用,它可方便嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì),大大提高嵌入式系統(tǒng)的功能,但同時(shí)也要占用寶貴的嵌入式資源。嵌入式應(yīng)用軟件和普通的應(yīng)用軟件有一定的區(qū)別,它是針對(duì)特定的實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域、基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺(tái)、能完成用戶預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。 嵌入式處理器有許多種流行的處理器核,本文主要介紹采用Ｓａｍｓｕｎｇ公司基于ＡＲＭ公司３２位ＲＩＳＣ的ＡＲＭ７ＴＤＭＩ核的Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ處理器來(lái)進(jìn)行Ｓｏｃｋｅｔ通信的軟硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。 Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ是高性價(jià)比、高性能的微控制器,它采用ＡＲＭ７ＴＤＭＩ核,可工作在６６ＭＨｚ。ＡＲＭ７ＴＤＭＩ是一種３２位嵌入式ＲＩＳＣ處理器,但也配備了１６位壓縮指令集Ｔｈｕｍｂ。它支持片上調(diào)試,允許處理器響應(yīng)調(diào)試請(qǐng)求暫停,芯片內(nèi)的增強(qiáng)型乘法器（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）可進(jìn)行兩個(gè)３２位數(shù)相乘從而直接產(chǎn)生６４位結(jié)果,也可為嵌入式ＩＣＥ硬件提供片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)支持。此外,它還可以提供三級(jí)流水線及馮?諾依曼結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ已在ＡＲＭ７ＴＤＭＩ內(nèi)容基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一系列完整的通用外圍器件。圖１所示是一種嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)。 ２ 外圍電路設(shè)計(jì) 作為優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)控制器,基于Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ處理器的系統(tǒng)必須要有一個(gè)與之匹配的控制芯片。這里,筆者選用了Ｃｉｒｒｕｓ ｌｏｇｉｃ公司的ＣＳ８９００Ａ。ＣＳ８９００Ａ是一個(gè)單芯片全雙工的以太網(wǎng)解決方案,片內(nèi)集成了用于完成以太網(wǎng)電路所必需的所有模擬和數(shù)字電路。圖２為系統(tǒng)中的ＣＳ８９００Ａ以太網(wǎng)接口電路。圖中的信號(hào)發(fā)送和接收端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器和ＲＪ４５接口接入傳輸媒體。另外,為了系統(tǒng)能夠正常工作,還需要外接一個(gè)２０ＭＨｚ的晶振。  ３ 基于ｕＣｌｉｕｎｘ的Ｓｏｃｋｅｔ通信 本系統(tǒng)的軟件是基于嵌入式操作系統(tǒng)ｕＣｌｉｎｕｘ而設(shè)計(jì)的。ｕＣｌｉｎｕｘ是一個(gè)完全符合ＧＮＵ／ＧＰＬ公約的操作系統(tǒng),它與ＵＮＩＸ系統(tǒng)兼容,其代碼完全開(kāi)放。ｕＣｌｉｎｕｘ是在標(biāo)準(zhǔn)Ｌｉｎｕｘ基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)裁剪和優(yōu)化后的操作系統(tǒng),ｕＣｌｉｎｕｘ是一個(gè)高度優(yōu)化、代碼緊湊的Ｌｉｎｕｘ的嵌入式子集。雖然體積很小,但仍然保留了Ｌｉｎｕｘ的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn),如：穩(wěn)定、良好的移植性;優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能;對(duì)各種文件系統(tǒng)的完備支持,以及標(biāo)準(zhǔn)豐富的ＡＰＩ等。ｕＣｌｉｎｕｘ是專門(mén)面向沒(méi)有存儲(chǔ)器管理單元（ＭＭＵ）的處理器的嵌入式操作系統(tǒng),并且專為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化工作,它可以直接在Ｆｌａｓｈ上運(yùn)行,也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。ｕ-Ｃｌｉｕｎｘ帶有一個(gè)完整的ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議,同時(shí)也支持其他許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō),它是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)完備的操作系統(tǒng),因此得到了廣泛的應(yīng)用。 
為了實(shí)現(xiàn)基于ｕＣｌｉｎｕｘ的應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),建立或擁有一個(gè)完備的ｕＣｌｉｕｎｘ開(kāi)發(fā)環(huán)境是十分必要的�；冢酰茫欤椋睿酰僮飨到y(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境一般由目標(biāo)系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)板和宿主ＰＣ機(jī)構(gòu)成３。通常需在安裝有Ｌｉｎｕｘ的宿主ＰＣ機(jī)上安裝交叉編譯器,以把用戶應(yīng)用程序編譯成目前ｕＣｌｉｎｕｘ只支持的ｆｌａｔ格式的可執(zhí)行文件和編譯操作系統(tǒng)內(nèi)核。目標(biāo)硬件開(kāi)發(fā)板用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應(yīng)用軟件。目標(biāo)硬件開(kāi)發(fā)板和ＰＣ宿主機(jī)之間一般通過(guò)串口、并口或以太網(wǎng)接口來(lái)建立連接。本文Ｓｏｃｋｅｔ通信使用的軟件開(kāi)發(fā)及仿真環(huán)境如圖３所示。 Ｓｏｃｋｅｔ即“套接字”,表示網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)程的ＩＤ。最常用的有流式套接字和數(shù)據(jù)報(bào)套接字兩種。在Ｌｉｎｕｘ中,分別稱為“ＳＯＣＫ ＳＴＲＥＡＭ”和“ＳＯＣＫ ＤＧＲＡＭ”。經(jīng)裁剪的ｕＣｌｉｎｕｘ保留了Ｌｉｎｕｘ中的大部分Ｓｏｃｋｅｔ庫(kù)函數(shù)。基于Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ處理器的嵌入式Ｓｏｃｋｅｔ通信所要調(diào)用的主要庫(kù)函數(shù)如下： (１)ｓｏｃｋｅｔ ｉｎｔ ｓｏｃｋｅｔ(ｉｎｔ ｄｏｍａｉｎｉｎｔ ｔｙｐｅｉｎｔ ｐｒｏｔｏ-ｃｏｌ)
此函數(shù)用來(lái)建立一個(gè)新的ｓｏｃｋｅｔ,以通知系統(tǒng)建立一個(gè)通信端口。函數(shù)中的ｄｏｍａｉｎ參數(shù)用于指定使用何種地址類型;ｔｙｐｅ參數(shù)用于指定套接字類型;ｐｒｏｔｏｃｏｌ參數(shù)通常為０,表示使用默認(rèn)協(xié)議。 (２)ｂｉｎｄ ｉｎｔ ｂｉｎｄ(ｉｎｔ ｓｏｃｋｆｄ,ｓｔｒｕｃｔ ｓｏｃｋａｄｄｒ＊ ｍｙａｄｄｒ,ｉｎｔ ａｄｄｒｌｅｎ) |
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