基于嵌入式實時操作系統(tǒng)的現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計
(1) 嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的移植;
(2) TCP/IP協(xié)議棧LwIP的移植;
(3)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序。
l.LwIP協(xié)議棧的移植
為了使WorldFIP現(xiàn)場總線可以和Internet通信,在設(shè)計中必須把TCP/IP協(xié)議棧移植到μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)中(μC/OS-Ⅱ移植將在后面介紹)。為了節(jié)省對系統(tǒng)資源的占用,設(shè)計中選用了開源的嵌入式TCP/IP協(xié)議?!狶wIP。LwIP協(xié)議棧是一個輕量的TCP/IP協(xié)議棧,一般只需要幾十千字節(jié)的RAM和40K左右的ROM就可以運行,這使LwIP協(xié)議棧適合在低端嵌入式系統(tǒng)中使用。LwIP的源碼可以到相關(guān)的網(wǎng)站上下載,目前的版本是0.6.3。LwIP的特性如下:
(1)支持多網(wǎng)絡(luò)接口下的IP轉(zhuǎn)發(fā);
(2)提供專門的內(nèi)部回調(diào)接口(Raw API)用于提高應(yīng)用程序性能;
(3)可選擇的Berkeley接API。
為了方便移植,LwIP協(xié)議棧把所有與硬件、OS、編譯器相關(guān)的部分單獨放在/src/arch目錄下,因此移植時只需修改這個目錄下的文件即可,其他源文件一般不需要修改。在移植的過程中,最主要的是和OS相關(guān)的一些函數(shù)和結(jié)構(gòu),這些函數(shù)和結(jié)構(gòu)在arch目錄下的sys_arch.h和sys_arch.c中定義和實現(xiàn)。主要有:
(l)sys_arch_timeout函數(shù)。
這個函數(shù)描述的是LwIP中與外界網(wǎng)絡(luò)連接的線程等待超時timeout屬性,該屬性與OS相關(guān)。每個線程的timeout屬性對應(yīng)著一個在sys.h中定義的結(jié)構(gòu)體sys_timeout,我們所要實現(xiàn)的是如下函數(shù):
struct sys_timeouts * sys_arch_timeouts(void)
該函數(shù)的功能是返回目前正處于運行態(tài)的線程所對應(yīng)的timeout隊列指針。
(2)sys_sem_t信號量。
在LwIP中用信號量來實現(xiàn)同步,因此需要在sys_arch中實現(xiàn)sys_sem_t結(jié)構(gòu)體和處理函數(shù):
typedef OS_EVENT * sys_sem_t;
sys_sem_t sys_sem_new (lNT8U count);
void sys_sem_signal (sys_sem_t sem);
INTl6U sys_arch_sem_wait (sys_sem_t sem,INTl6U timeout);
void sys_sem_free (sys_sem_t sem);
μC/OS-Ⅱ已經(jīng)實現(xiàn)了信號量的各種操作,而且功能和LwIP中的幾個函數(shù)完全一樣的,所以在LwIP中只需把μC/OS-Ⅱ中的函數(shù)封裝打包。
(3) sys_mbox_t消息。
在LwIP中實現(xiàn)緩沖、數(shù)據(jù)傳遞要用到消息隊列,所以在sys_arch中實現(xiàn)sys_mbox_t結(jié)構(gòu)體和處理函數(shù):
typedef struct
{
OS_EVENT * pQ;
void * pvQEntries [MAX _ QUEUE _ EN_ TRIES];
} sys_mbox_t;
sys_mbox_t;
sys_mbox_t sys_mbox_new (void);
void sys_mbox_post(sys_mbox_t mbox,void * msg);
INT16U sys_arch_mbox_fetch (sys_mbox_tmbox,void * * msg,INT16U timeout);
void sys_mbox_free (sys_mbox_t mbox);
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)
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