基于ARM9 AT91RM9200T的嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口

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？嵌入式網(wǎng)關(guān)使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片SDRAM、FLASH，網(wǎng)絡(luò)控制芯片DM9161等，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊的傳輸方案便是基于這種思想而設(shè)計(jì)的。

　　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)。此外，它還提供一系列符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)。

　　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)。Flash存儲(chǔ)器是一種集成度高的、非易失存儲(chǔ)器。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)，其中一片為高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。

　　2.2.3 以太網(wǎng)接口控制器DM9161接口

　　本設(shè)計(jì)使用DM9161作為以太網(wǎng)的物理層接口。DM9161是一款低功耗、高性能的CMOS芯片，支持10M和100M的以太網(wǎng)傳輸，編碼、譯碼輸入和輸出數(shù)據(jù)。它通過(guò)RMII與AT91RM9200相連，經(jīng)過(guò)一個(gè)隔離器件（H1012），提供了RJ45接口。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用Linux 作為操作系統(tǒng)。Linux的是一套免費(fèi)的32位的多任務(wù)操作系統(tǒng)， Linux系統(tǒng)穩(wěn)定與網(wǎng)絡(luò)功能非常強(qiáng)大。與其它操作系統(tǒng)相比，Linux還具有以下特色：

　　(1)采用階層式目錄結(jié)構(gòu)，文件歸類(lèi)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。

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其中,socket 層由專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理Socket 的通用套接字管理軟件處理。Socket 為基于IP 的協(xié)議TCP 和UDP 管理傳輸端點(diǎn)。UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是一個(gè)無(wú)連接協(xié)議, 傳輸U(kuò)DP 包的時(shí)候，不關(guān)心是否它們安全到達(dá)了目的。而TCP（傳輸控制協(xié)議）是一個(gè)可靠的端對(duì)端協(xié)議。本系統(tǒng)采用可靠性連接的TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

　　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。返回的文件描述符,可以看成普通文件的描述符。通過(guò)向描述符讀寫(xiě)操作實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊，體現(xiàn)了linux 的設(shè)備無(wú)關(guān)性。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。所以，對(duì)于在內(nèi)部以低位字節(jié)優(yōu)先方式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)想在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

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。

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。