基于NiosII的嵌入式網絡通信系統(tǒng)
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校驗和的計算需要很多個時鐘周期才能完成，所以校驗和計算指令使用了multi-cycle用戶指令結構。multi-cycle用戶指令的端口操作有：固定長度和可變長度。因為網絡傳輸?shù)臄?shù)據長度是不斷變化的，所以校驗和計算指令選擇可變長度操作，這也影響到端口信號的選擇。
multi-cycle用戶指令結構的信號有：reset，clk，clk_en，start，dataa[31:0]，datab[31:0]，done，result[31:0]。其中除了reset，clk，clk_en三個信號外，其他信號都是可選的，要根據具體的應用選擇。本設計中校驗和計算指令用到了start，dataa[31:0]，done，result[31:0]。start信號作為數(shù)據有效信號，dataa[31:0]為數(shù)據輸入信號，當校驗和計算完成時done信號有效，通知cpu讀取result端口上的數(shù)據，因此計算校驗和指令邏輯必須確保當done信號有效時，result端口上的數(shù)據有效。
在sopc builder中添加校驗和計算指令，然后重新產生系統(tǒng)，再在quartusii中更新并編譯，在ide的重新編譯一次工程，系統(tǒng)庫中的“system.h”文件包含校驗和計算指令的宏定義如下：
#define alt_ci_cal_chksum_n 0x00000000
#define alt_ci_cal_chksum（a） __builtin_custom_ini（alt_ci_cal_chksum_n,（a））
用戶只需要在源文件中將計算校驗和部分使用上面的宏做相應的替換就可以，對用戶來說這再簡單不過了，就像是調用一個子函數(shù)。由此可見，基于niosii軟核處理器開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)，具有一般嵌入式處理器不能比擬的優(yōu)勢。本文引用地址：http://2s4d.com/article/152573.htm
3 軟件設計
協(xié)議棧使用了現(xiàn)在在嵌入式應用領域已經很成熟的uip。如果使用altera提供的lwip協(xié)議棧，那么就得考慮其在嵌入式操作系統(tǒng)上的移植，這樣無疑會增加系統(tǒng)軟件設計的復雜度和代碼量。
設計的關鍵部分是uip協(xié)議棧在nios ii上的移植。針對niosii的特點，將uip做適當?shù)男薷模筺iosii處理器的處理能力得到充分發(fā)揮，提高系統(tǒng)的性能。uip原來是針對8位處理器的，現(xiàn)在將其修改為16位，這樣理論上處理能力就提高了一倍，系統(tǒng)的性能也就提升了一倍。
根據tcp/ip模型結構，數(shù)據鏈路層和物理層使用網絡接口芯片lan9c111完成；網絡層和傳輸層協(xié)議解析在niosii中由嵌入式tcp/ip協(xié)議棧實現(xiàn)；應用層由用戶根據需要編寫。各個模塊合起來共同完成網絡通信功能。
3.1 底層驅動程序的編寫
lan9c111芯片的底層驅動是由altera免費提供的，可以調用這些底層驅動來完成初始化、通信建立、監(jiān)聽等通信功能。這些底層驅動函數(shù)是已經封裝好的，用戶不需要了解其細節(jié)就可以編寫網絡通信程序，但是為了進行高級的開發(fā)，必須對整個程序的工作機制有一定的了解。
幾個主要的底層驅動函數(shù)來完成啟動、復位和初始化phy、以太網packet的收發(fā)及中斷處理函數(shù)等工作：
static void r_lan91c111_enable（）：用于啟動芯片工作，使能發(fā)送和接收。
int nr_lan91c111_reset（）：對芯片盡心復位。
static int r_lan91c111_init_phy（ ）：完成物理層芯片的初始化。
int nr_lan91c111_set_irq（）：設置芯片的中斷
上層的通信程序調用這些函數(shù)實現(xiàn)網絡接口的控制，通信功能的實現(xiàn)以此為基礎。
3.2 通信軟件的實現(xiàn)
通信軟件完成設備之間通信的主要功能，主要是uip協(xié)議棧的。傳輸層實現(xiàn)了tcp和udp，這在軟件設計時就需要做不同的考慮，不同的數(shù)據傳輸需求要求使用不同的傳輸層協(xié)議，比如，實時性要求高的傳輸應用就要求使用無連接的udp協(xié)議；對實時性要求不高并且要保證數(shù)據傳輸?shù)目煽啃缘膽檬褂妹嫦蜻B接的、可靠的tcp協(xié)議可以保證傳輸?shù)目煽啃浴?br /> 程序框架如下：
main（）
?。?br /> netif_init（）; // 網絡接口初始化
uip_init（）; // 協(xié)議棧初始化
arp_table_init（）; // arp 表初始化
netconn_new（） // 建立新的連接
netconn_bind（） // 綁定端口號
netconn_listen（） // 偵聽端口
while（1）
｛
if （收到數(shù)據）｛
…… // 處理接收的數(shù)據
｝
else if（發(fā)送數(shù)據）｛
…… // 發(fā)送數(shù)據
｝
else
…… // 返回準備下次處理
｝
｝
圖2是軟件處理流程。
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