基于μCOS-Ⅱ的嵌入式系统以太网通信功能的实现

技术分类: 嵌入式系统  通信  | 2005-10-26
来源:电子产品世界 | 华中师范大学何轩,夏应清 湖北经济学院李祥,付晓军

       u C/OS-Ⅱ是一个源码开放的抢占式实时操作系统。它内核短小精悍、可裁减、执行时间确定。系统大部分代码采用C语言编写,与硬件有关的部分都集中在两个文件中,给出了规范的接口说明,移植相当方便,可应用于目前大多数型号的8位、16位、32位CPU。

       u C/OS-Ⅱ提供的仅仅只是一个实时的调度及任务间通信的内核,没有集成网络协议。上网是当前嵌入式设备的广泛需求,本文讨论轻型TCP/IP协议栈的引入以及相关网络设备驱动程序,实现嵌入式系统的网络功能。

       本文所用的硬件系统结构如图1所示。开发板基于TMS320LF2407A的含DSP核微处理器和LAN91C111以太网控制器。在成功移植了μCOS-Ⅱ的基础上进一步实现了以太网通讯功能。下面重点介绍TCP/IP协议栈的引入和LAN91C111驱动的编写。

嵌入式以太网硬件系统结构图

图1 嵌入式以太网硬件系统结构图

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bsp;     TCP/IP网络协议栈的引入

       在μCOS-Ⅱ上引入下TCP/IP协议栈,由于嵌入式系统的硬件资源有限,必须使用小型协议栈。这种协议栈很多,LwIP是其中之一。

       关于}wIP简介

       LwIP是瑞士计算机科学院(SCICS)的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源码的轻型TCP/IP协议栈,但Lwip实现了较为完备的IP,ICMP, UDP, TCP协议,具有超时时间估计、快速恢复和重发、窗口调整等功能。IwIP在保持协议主要功能的基础上减少对RAM和ROM的占用,一般它只需要几十K的RAM和40K左右的ROM就可以运行,很适合同μCOS-Ⅱ相配合用在嵌入式系统中。LwIP在设计时就考虑到了将来的移植问题,它把所有与硬件、操作系统、编译器相关的部分独立出来,放在/src/arch目录下,因此LwIP在μCOS-Ⅱ上的实现就是修改这个目录下的文件,其它的文件一般不需要修改。下面分别予以说明:

       协议栈的实现

       ·与CPU及编译器相关的include文件    /src/arch/include/arch目录下cc.h、cpu.h、perf.h中有一些与CPU或编译器相关的定义,如数据长度,字的高低位顺序等。这应该与用户实现μCOS-Ⅱ时定义的数据长度等参数一致。

       ·与操作系统相关部分    sys_arch.c中的内容是与操作系统相关的一些结构和函数,主要分四个部分:    (1)sys_sem_t信号量LwIP中需用信号量通信,所以在sys_arch中应实现信号量结构体和处理函数:struct sys_sem_t{      sys_sem_new( )/创建一个信号量结构      sys_sem_free()/释放一个信号量结构sys_sem_signal( )/发送信号量      sys_arch_sem_wait( )/请求信号量}由于μCOS-Ⅱ已经实现了信号量OS_EVENT的各种操作,并且功能和LwlP上面几个函数的目的功能是完全一样的,所以只要把μCOS-Ⅱ的函数重新包装成上面的函数,就可以直接使用了。

       (2 )sys_mbox_t消息

       LwIP使用消息队列来缓冲、传递数据报文,因此要在sys_arch中实现消息队列结构sys_mbox_t,以及相应的操作函数。

       sys_mbox_new()/创建一个消息队列

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