ARM9 AT91RM9200T實(shí)現(xiàn)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通訊

1 引言

當(dāng)今時(shí)代設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今科技發(fā)展的趨勢(shì)。如何使用嵌入式系統(tǒng)將設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上呢？這里設(shè)計(jì)的是一個(gè)信息電器網(wǎng)絡(luò)接口模塊，并構(gòu)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)特定功能的嵌入式Web服務(wù)器，它可以對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)Web服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和歷史數(shù)據(jù)的查詢，也可以通過(guò)各種接口對(duì)信息家電進(jìn)行控制。另外，還可以根據(jù)需要添加新的控制功能， 而不需對(duì)Web服務(wù)器的框架進(jìn)行大的改動(dòng)。

2 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的微處理器AT91RM9200T 。其處理速度可達(dá)200MIPS，同時(shí)它也具有USB、Earthnet、支持RS485的紅外串口、IIC、SPI、SSC等豐富的片內(nèi)資源。網(wǎng)口控制芯片DM9161， SDRAM和Flash接口。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

2.1 AT91RM9200T簡(jiǎn)介

AT91RM9200T是英國(guó)ATMEL公司出品的一款工業(yè)級(jí)ARM9微處理器，處理速度可達(dá)200MIPS。其集成了USB 2.0 全速主機(jī)和設(shè)備端口及與10/100 Base-T 以太網(wǎng)媒體訪問(wèn)控制器(MAC)。

2.2存儲(chǔ)器接口電路

存儲(chǔ)器接口電路包括兩個(gè)方面：一是RAM接口，主要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用PCI接口方式；二是Flash接口，主要存儲(chǔ)操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件，采用并口形式與CPU相連。

2.2.1 Flash 存儲(chǔ)器接口電路

Flash 在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些系統(tǒng)掉電后要保存的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用Intel 公司生產(chǎn)的NOR flash，與NAND flash 相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以直接從flash中運(yùn)行程序，但是工藝復(fù)雜，價(jià)格比較貴。

2.2.2 SDRAM 接口電路

SDRAM 是高速的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。與Flash 存儲(chǔ)器相比較，SDRAM 不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但其存取速度大大高于Flash 存儲(chǔ)器，且具有讀/寫(xiě)的屬性。

本系統(tǒng)采用兩片HY57V641620 并聯(lián)構(gòu)成32 位的SDRAM 存儲(chǔ)系統(tǒng)，一片為高16 位，另一片為低16位。兩片HY57V641620 的CLK 端接的SDCLK 端、CLE 端接AT91RM9200的 CLE 端。

3 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用Linux 作為操作系統(tǒng)。Linux具有以下特點(diǎn)：

(1)采用階層式目錄結(jié)構(gòu)，文件歸類清楚、容易管理；

(2) 支持多種文件系統(tǒng)，如FAT16,FAT32,NTFS等；

(3)具備高度移植性。

3．1 網(wǎng)絡(luò)程序的設(shè)計(jì)

3.1.1 Linux 下的網(wǎng)絡(luò)編程協(xié)議分析

Linux 下的TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的各層之間的通訊是通過(guò)一系列互相連接層的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)層次如圖2 所示。

其中socket 層由專門(mén)用來(lái)處理Socket 的通用套接字管理軟件處理。

網(wǎng)絡(luò)程序是由客戶端和服務(wù)器端兩部分組成。服務(wù)器端建立步驟為socket-->bind-->listen-->accept?？蛻舳藄ocket-->connect。Linux通過(guò)套結(jié)字socket和其他函數(shù)的調(diào)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。以下是網(wǎng)絡(luò)程序部分函數(shù)：

3.2 Linux中網(wǎng)絡(luò)通信編程的實(shí)現(xiàn)

在編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序時(shí)，需注意計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種字節(jié)優(yōu)先順序：高位字節(jié)優(yōu)先和低位字節(jié)優(yōu)先。在互聯(lián)網(wǎng)上，是以高位字節(jié)優(yōu)先順序傳輸數(shù)據(jù)的。

下面給出部分Linux下網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用程序的源代碼實(shí)例。

int main() 函數(shù)中部分代碼如下：

其中，使用庫(kù)函數(shù)inet_pton()將輸入的字符串IP轉(zhuǎn)換為connect函數(shù)可識(shí)別的整數(shù)uiip。

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)已在ARM9開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式網(wǎng)關(guān)的嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊。它結(jié)合目前飛速發(fā)展的32位嵌入式技術(shù)，采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，應(yīng)用豐富，內(nèi)嵌嵌入式Web服務(wù)器，用于遠(yuǎn)程控制、設(shè)置、和監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)。通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的信息傳遞以及音頻、視頻等占用大量帶寬的數(shù)據(jù)的傳輸，將以前單片機(jī)時(shí)代的低速傳輸模式升級(jí)為使用100M帶寬的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。開(kāi)發(fā)者可根據(jù)實(shí)際情況編寫(xiě)上層應(yīng)用軟件，即可解決大多數(shù)的工控設(shè)備和通訊設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通訊問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“嵌入式Internet”。