基于IP2022的嵌入式設(shè)備與以太網(wǎng)互連系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　IP2022提供有完善的軟件開(kāi)發(fā)工具，主要包括Ubicom集成IDE和Ubicom配置工具。Ubicom集成IDE提供了直觀的用戶(hù)界面，包括編輯器、項(xiàng)目管理器、器件編程和調(diào)試的工具，可以方便用戶(hù)進(jìn)行軟件工程的項(xiàng)目管理與最終的實(shí)現(xiàn)。Ubicom配置工具可以方便的添加軟件包，設(shè)置軟件包所用的IP2022硬件資源，確定各軟件包之間的關(guān)系，自動(dòng)鏈接到目標(biāo)代碼。

　　系統(tǒng)主要是用來(lái)完成RS-485串口和以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸，在硬件上擁有了RS-485接口和以太網(wǎng)RJ45接口之后，軟件上還必須利用IP2022的配置工具加載ipOS、ipStack、ipEthernet和ipUART四個(gè)軟件模塊。

　　ipOS操作系統(tǒng)模塊是Ubicom設(shè)計(jì)的可配置的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它是專(zhuān)為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而優(yōu)化的。ipStack協(xié)議棧模塊是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議棧，它提供直接Internet尋址功能，設(shè)計(jì)者不需要使用外部物理接口芯片或PC網(wǎng)關(guān)就能設(shè)計(jì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。ipUART串口模塊提供了異步串口通信功能，系統(tǒng)加載ipUART軟件模塊后，芯片具備了異步收發(fā)（UART）能力，能夠支持串口通信。ipEthernet 以太網(wǎng)模塊完全實(shí)現(xiàn)了10Base-T以太網(wǎng)物理層接口（包括MAC和PHY功能），只需使用一個(gè)IP2022和少量的外部電路就能實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備接入以太網(wǎng)。圖5為系統(tǒng)主程序的流程圖。

　　 因?yàn)槲覀兣渲玫腎P2022芯片的操作系統(tǒng)是以單任務(wù)方式運(yùn)行的，每一個(gè)物理接口和一些操作系統(tǒng)功能都需要被輪詢(xún)，因此，輪詢(xún)必須盡可能的返回以防阻礙了其它系統(tǒng)程序的執(zhí)行。IP2022的運(yùn)行速度很快，在RAM中可以達(dá)到120MIPS，在Flash中可以達(dá)到30MIPS，所以輪詢(xún)速度是可以滿(mǎn)足實(shí)際要求的。

　　 初始化主要是初始化操作系統(tǒng)和初始化協(xié)議棧。在操作系統(tǒng)主要是初始化主要的寄存器、系統(tǒng)調(diào)試支持代碼、系統(tǒng)定時(shí)器；在協(xié)議棧主要是初始化IP2022的netbuf/netpage存儲(chǔ)機(jī)制、TCP協(xié)議。

　　利用IP2022的配置工具增加ipEthernet以太網(wǎng)軟件模塊，設(shè)置以太網(wǎng)接口所用的IP2022硬件端口資源，調(diào)用軟件包ipEthernet中的函數(shù)ip2k_eth_instance_alloc( )創(chuàng)建虛擬外設(shè)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)器。

　　 調(diào)用軟件包ipStack中的函數(shù)eth_ip_arp_instance_alloc( )創(chuàng)建以太網(wǎng)鏈路層到IP層的實(shí)例，調(diào)用函數(shù)dhcp_client_instance_alloc( )創(chuàng)建DHCP實(shí)例。

　　利用IP2022配置工具增加ipUART軟件模塊，設(shè)置所用的IP2022硬件資源、串口波特率等參數(shù)，調(diào)用軟件包ipUART中的函數(shù) uart_vp_instance_alloc( )創(chuàng)建一個(gè)虛擬外設(shè)UART，調(diào)用函數(shù)uart_listen( )對(duì)串口進(jìn)行偵聽(tīng)。

　　從圖5中可以看出進(jìn)入主循環(huán)后，首先對(duì)以太網(wǎng)口進(jìn)行輪詢(xún)，然后再對(duì)串口輪詢(xún)，這樣保證從以太網(wǎng)口來(lái)的指令能夠優(yōu)先及時(shí)地得到處理。如果輪詢(xún)到端口有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收，就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換和傳輸，其具體的流程如圖6所示。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本互聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了帶有RS-485串口的嵌入式設(shè)備與以太網(wǎng)的連接，進(jìn)而可以通過(guò)以太網(wǎng)接入Internet，從而實(shí)現(xiàn)從Internet上監(jiān)控嵌入式設(shè)備，可廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、智能儀器、信息家電等領(lǐng)域，具有較高的實(shí)用價(jià)值。