ARM7嵌入式处理器以太网通讯的实现

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基于ARM7实时网络的设计和实现

基于ARM7实时网络的设计和实现

文 章 编 号 :6 3 1 3 ( 0 1 0 —0 60 17 — 1 1 2 1 )20 7 2 ( t en t E h r e)MAC、 AN、 速 ( 2 p )US . 。 它 针 对 C 全 1 Mb s B20
随 着 基 于 T /I 议 的 Itre CP P nen t网 络 技 术 的 日益
1 2 系 统 的 拓 扑 结 构 .
实 时 以 太 网 的拓 扑 结 构 与 以太 网相 同 。主 机 通 过 以太
网卡连到通 信 电缆 上 。通 信 电缆 可 以是 同轴 电缆 , 可 以 也
用非 屏 蔽 双 绞 线 。 如 果 是 非 屏 蔽 双 绞 线 , 需 要 用 HUB 则 。 对 于 原 有 独 立 呼 叫 中 心 平 台 的 职 能 局 , 工 商 、 管 如 城
2 1 年第 2 01 期 ( 第 l2期 ) 总 1
信 息 通 信
I (RM AT1 NF7 ) 0N & C ) M UNI (M CATI NS ( )
2 1 O1
( Sum .NO .1l 2)
基 于 ARM7实 时 网络 的设 计 和实 现
胡 博 韩 菲 帆 ,
系 结 构 , I Vi o 3的 RT 实 时库 等 。 最后 , 试 测 试 了 系统 并 分 析 了数 据 。 KE I u s n i L 调
关 键 词 : M 7 实 时 网络 ; 实 时 库 ; t I AR ; RTI TC P /
中图分类 号 : 33 TP 9
文 献标识码 : A
等, 可通 过 系 统开 放 式 接 口或 者 开发 标 准 化接 f , _ 使职 能 = l
局 呼 叫 中 心 系 统 与 1 3 5呼 叫 中 心 系 统 的 数 据 共 享 , 现 24 实 1 3 5呼 叫 中 心 业 务 子 系 统 转 办 来 电件 内 容 导 人 职 能 局 呼 24 叫 中 心 系 统 , 通 过 职 能 局 原 有 呼 叫 中 心 系统 处 理 回 复 。 再 只有 普 通 对 外 热 线 电 话 的 部 门 , 撤 消 原 有 电 话 号码 可

基于ARM的嵌入式以太网通信的实现

基于ARM的嵌入式以太网通信的实现

基于ARM的嵌入式以太网通信的实现
段海龙;彭辉俊;程健
【期刊名称】《机械与电子》
【年(卷),期】2006(000)002
【摘要】介绍基于ARM内核的微处理器S3C44B0X、以太网控制芯片RTL8019的性能,设计了基于二者的硬件平台.并介绍了TCP/IP协议,给出了硬件接口驱动的程序实现,最终实现嵌入式以太网的数据传输.
【总页数】4页(P9-12)
【作者】段海龙;彭辉俊;程健
【作者单位】中国科学技术大学,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学,安徽,合肥,230026
【正文语种】中文
【中图分类】TP334.7
【相关文献】
1.基于μC/OS-Ⅱ和LwIP嵌入式设备以太网通信研究与实现 [J], 刘培刚;杜靖中
2.一种基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式以太网通信实现方法 [J], 廖凌;刘旭儒;史仪凯
3.基于ARM和W5100的嵌入式以太网通信接口设计 [J], 王广维;张浩然
4.LPC2200系列ARM芯片嵌入式以太网通信的实现与应用 [J], 王建林;庞兵
5.基于ARM的以太网通信程序的设计与实现 [J], 吴婷婷;孙旭;谢兴红;侯富强;张稳
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第二讲 嵌入式微处理器内核ARM7TDMI原理(2013)

第二讲 嵌入式微处理器内核ARM7TDMI原理(2013)
计算机所以能自动地工作,是因为CPU能从存放程序的 内存里取出一条指令并执行这条指令;紧接着又是取指令,执 行指令……,如此周而复始,构成了一个封闭的循环。除非遇 到停机指令,否则这个循环将一直继续下去。
2013
No. 29
指令周期的基本概念
一条指令的执行过程分取指令、执行指令两个大的阶段。 2、实际上,还可以进一步划分为更小的阶段。如一条双
➢ 什么是处理器?
执行 存储器 指令的 有限状态机 每一条指令规定了状态的变化,并指定随后执行哪一条指令
➢ 存储程序处理器:把指令和数据存放在存储器中 ➢ 两种处理器
计算机处理器:不同时间运行不同的程序 嵌入式微处理器:不同时间运行固定的程序,可用于不同的应用范围
FF. .FF1 6
inst ruct ions
VirtexII Platform FPGA Virtex(E)系列 FPGA
Spartan(XiXliLn)x 系列FPGA
SpartanII(E)系列FPGA XC95(XL)系列 CPLD CoolRunner系列 CPLD
STN/TFT 液晶显示屏 键盘/鼠标控制器芯片 LED显示 Philips ,cirrus 公司 音频系列 ADI, TI公司 AD/DA系列
份的通用寄存器。某些指令的操作只有AC才能完成。
2013
No. 20
DR
AC
ALU
PSW
CPU中的主要寄存器
6、状态条件寄存器PSW 状态条件寄存器保存由算术指令和逻辑指令运行或测试
的结果建立的各种条件码内容,如进位标志CF、溢出标志OF、 零标志ZF、符号标志SF、方向标志DF、中断标志IF等。
No. 14
CPU中的主要寄存器

基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信的实现的开题报告

基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信的实现的开题报告

基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信的实现的开题报告一、选题背景及意义随着物联网技术的不断发展,嵌入式系统应用场合越来越广泛,嵌入式网络通信的需求也越来越高。

而以太网通信协议既稳定又可靠,具有广泛的应用优势。

在这种情况下,了解嵌入式以太网通信的实现方法具有重要的理论与实际意义。

本文选题基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信的实现,旨在研究基于ARM Cortex的以太网实现方法,探索ARM Cortex在嵌入式以太网通信领域的应用技术,为相关技术领域的研究和开发提供参考。

二、研究内容本文的研究内容主要包括以下三个方面:1. 嵌入式以太网通信基础知识介绍:概括以太网通信的基本概念和原理,介绍以太网协议的基本流程与规范,以及嵌入式以太网通信领域的基础知识。

2. 基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信的实现方法:介绍以ARM Cortex为基础的嵌入式以太网通信实现流程和技术路线,包括硬件与软件设计等方面。

3. 基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信实现应用案例分析:以常见的通信应用场景为背景,分析基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信在实际应用中的应用。

三、研究意义1. 对推动嵌入式以太网通信技术的研究和发展有实质性的推动作用。

2. 为嵌入式系统开发和设计人员提供更加丰富的技术交流和学习空间。

3. 对企业相关技术、研发人员进行技术培训和应用培训等提供智力支撑。

四、预期成果本文预期取得以下成果:1. 深入了解嵌入式以太网通信领域的基础知识,掌握嵌入式以太网通信的工作原理和相关技术。

2. 研究并总结基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信的实现方法,包括硬件设计和软件设计等方面。

3. 分析基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信在实际应用中的应用案例,为技术人员提供技术参考。

5、论文结构第一章选题背景和意义第二章嵌入式以太网通信基础知识介绍2.1 以太网通信基本概念2.2 以太网协议流程与规范2.3 嵌入式以太网通信领域的基础知识第三章基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信的实现方法3.1 硬件设计3.2 软件设计第四章基于ARM Cortex的嵌入式以太网通信实现应用案例分析第五章总结与展望参考文献。

嵌入式开发教程之基于ARM7核处理器VxWorks系统BSP设计

嵌入式开发教程之基于ARM7核处理器VxWorks系统BSP设计


rSBCarm7 BSP拷贝一份并命名为4510BSP, 接下来的工作就是修改该目录下的文件,从而得到 自己的BSP。 (2)修改MakeFile文件 修改4510BSP目录下的makefile文件,修改如下几 行: TARGET_DIR = 4510BSP # changed by caiyang VENDOR = CAI # changed by caiyang BOARD = MyarmBoard # changed by caiyang ROM_TEXT_ADRS = 01000000 # ROM entry



(3)修改config.h文件 主要是修改ROM_BASE_ADRS、 ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、 RAM_LOW_ADRS、RAM_HIGH_ADRS和undef掉 不需要的部分。注意这些应该和makefile文件中设 置的一致。 (4)修改romInit.s文件 CPU一上电就开始执行romInit( )函数,因此在 romInit.s代码段中它必须是第一个函数。对于热启 动,处理器将会执行romInit( )加上4后的代码(具 体参考sysLib.c中的sysToMonitor( )函数)。更多 的硬件初始化在sysLib.c中sysHwInit( )函数中,






● 中断控制器,支持21个中断源,包括4个外部中 断 ● 支持SDRAM,EDO DRAM,SRAM,Flash等 ● 具有扩展外部总线 ● JTAG接口,支持软件开发 ,硬件调试 S3C4510B支持目前常用的嵌入式操作系统,如 VxWorks、pSoS、ucLinux等,本文将主要介绍 VxWorks操作系统下的软件开发。 ARM7TDMI是arm家族通用的一款32位微处理器, 它主要为用户提供了高性能、低价格解决方案。 ARM7TDMI具有三级流水线的32位RISC处理器, 处理器结构为冯· 诺依曼Load/Store。该CPU具有

基于ARM的嵌入式以太网通信的实现

基于ARM的嵌入式以太网通信的实现

SC 4 O 3 4B X微 处理 器是 三星 公 司专 为 手持 设 备 和 一般应 用 提供 的高性 价 比和 高性 能 的微控 制器 解 决方 案 , 使 用 AR T 它 MT DMI核 , 高 工 作 频 率 为 最
6 6MHz 3 4 B X 通 过 在 AR TD 。S C 4 O M7 MI内容 基
维普资讯
基 于 ARM 的嵌入式 以太 网通信 的实现
段海 龙 , 彭辉俊 , 程 健
( 国科 学技 术 大学 , 中 安徽 合肥 2 02 ) 30 6
Re lz to fEt e n t—e a ia i n o h r e mbe d d Co mun c ton s d o d e m i a i s Ba e n ARM
计 了基 于二 者 的硬 件 平 台。并 介 绍 了 TC / P协 PI 议 , 出 了硬 件 接 口驱 动 的程 序 实现 , 给 最终 实现嵌 入
式 以太 网的数 据传 输 。
缓冲, 降低 对 主 处 理器 的速 度 要 求 ; 持 8 1 数 支 / 6位 据总 线 , 8个 中 断 申请 线 以及 l 6个 IO 基 地 址 选 / 择 ; 持 UTP AUI B 支 , , NC 自 动 检 测 , 支 持 对 还

1B sT 拓扑 结构 的 自动 极 性 修 正 ; 许 4个 诊 断 0 ae 允
L D引脚 可 编 程 输 出 ; 0 E 1 0脚 的 P P封 装 , 小 QF 缩
了 P B尺寸 。 C
13 硬 件 电路 设计 .
硬件 电路 设计 如 图 1所示 。
A 0 T O l P UT vv 。 S A1 TP i 0 S  ̄ S D O D1 5 ‘ u T

基于ARM嵌入式微处理器网络通信平台的实现

基于ARM嵌入式微处理器网络通信平台的实现
LI wP移植到 t / S—I 操作 系统上 ,  ̄ O C I 解决 了 I / S—I操作系统的网络通信问题 。开发板 和局域 网中的 P  ̄ O C I c机网络通信 实
验表 明, 实现 了嵌入式 系统下 T P I 协议栈 的基本 功能。构成一套 完整 的嵌入 式系统 网络通 信平 台, C /P 为嵌 入式 系统与 I— n
( 贵州省大气探测技术与保障 中心 , 贵州 贵阳 50 0 ) 50 2 摘要 : 根据嵌入式系统与软 、 硬件结合紧密的特点 , 在基 于 AR M微处理器 的嵌入式系统 上移植实时 内核  ̄ / S—I操作 系 CO I
统 , 以此平 台为基础 , 并 针对 I / S— I x O I 操作 系统 不支 持 T P I C C /P网络通信 的问题 , 实现 了将免 费开 源 的 T WI C P协议 栈
1 引言
随着计算 机和网络技术 的发展 , 在工业 控制领域 中 出现
了引入网络技术 的趋 势 , 于环境 恶劣 的现 场 , 以通 过 网 对 可 络传递信 息 , 现远 程控制 。为 了实现嵌 入式 系统 与 I— 实 n t e相结 合 , e t n r 本文 以 P ip 公 司的 A M微处 理器 L C 2 0 hl s i R P 2 1
vde t o fr c nn c n h mbe d d s se wih I e n t i sa me d o o e t g t e e h i d e y t m t ntr e .
KEYW ORDS: r n pa t E e d d mi r T a s l ; mb d e c o—p o e s r Op r t n s se ; t o k c r r e n r c s o ; e ai y tm Ne r a d d v r o w i

基于ARM核嵌入式微处理器的以太网应用.

基于ARM核嵌入式微处理器的以太网应用.

基于ARM核嵌入式微处理器的以太网应用1 引言随着微电子技术和计算机技术的发展,嵌入式技术得到广阔的发展空间,特别是进入20世纪90年代以来,嵌入式技术的发展和普及更为引人注目,已经成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向,在通信领域,众多网络设备如VOIP,WirelessLAN,ADSL等都包含有大量嵌入式技术的成份,广播电视在向数字化的趋势发展,DVB,DAB技术也逐渐在全面推广起来,个人消费类产品,如PDA、数码ARM以太网应用相机、MP3播放器等产品都离不开嵌入式技术的支持,嵌入式技术在ATM、可视电话、汽车的ABS等产品中也都有大量的应用,此外,军事领域之中也处处可见嵌入式技术的身影,如单兵信息终端,便携式保密机,战场指挥系统等,可以说,嵌入式系统已经渗透到人们日常arm 以太网应用生活以至国家安全防御体系之中。

嵌入式技术发展的核心是嵌入式微控制芯片技术的ARM以太网应用发展,当今微控制芯片功能变得越来越强,种类更为繁多,如MIPS,PowerPC,X86,ARM,PIC等,但这些嵌入式处理器受到价格以及兼容性等因素要求的限制,应用状况有所不同,MIPS和PowerPC处理器市场定位较高,对于成本敏感的应用并不合适,而x86系列处理器要与8068、286、386等保持兼容性,使用相同的指令集,从而限制了CPU系统性能的提高,当今嵌入式领域中使用ARM以太网应用最为广泛的是基于ARM体系结构的嵌入式处理器,其占据了80%以上的32位嵌入式处理器市场份额,从发展之初至今,ARM公司已经推出ARM7,ARM9,ARM9E,ARM10,SecurCore以及Intel的Strong ARM和Xscale等一系列的产品。

这些不同版本的处理器内核,虽一脉相承,但应用背景ARM以太网应用不同,例如,ARM7系列处理器针对功耗和陈本要求比较苛刻的应用而设计的;而arm9系列处理器主要应用于下一代的无线设备;SecurCore则是专为安全设备而定制的[1]。

嵌入式系统以太网接口在ARM平台的设计与实现

嵌入式系统以太网接口在ARM平台的设计与实现
半双工模式下 ,控制器支持 C S M MC D 协 议 ;在全 双工模 式下 ,支持 I E E E 8 0 2 _ 3 M A C 控制层协议。

在n c . c 中添加寄存器地址的定义 :
# i f d e f CO NFI G RM
# d e i f n e NE C MD
R T L 8 0 1 9 A S作为以太 网的物理层接 口,它的基本工作原理是 : 在收到由 主机发来的数据报后 ,侦听网络线路 。如果线路忙 ,
0 x 3 e / I s s u e a r e a d t o r e s e t , a wr i t e o t c l e a r . * /
嵌入式系统以太网接 1 3 在A R M 平台的设计与实现
牛永鑫
辽宁石化职业技术 学院 辽 宁 锦 州 1 2 1 0 0 0 【 摘 要】 本文介 绍 了一种嵌入 式以太网接 口的设计 与实现方 法, 采用 S 3 C 4 4 B 0 x 微控 制器与以太网控制 芯片 R T L 8 0 1 9 A S 进行硬件设计 , 并对 S 3 C 4 4 B 0 x 的性能 , R T L 8 0 1 9 A S 逻辑结构和工作原理及相关寄存 器设 置进行 了 分析和讨论 , 给 出了相 关硬件连接 图及驱动程序 的移植 , 实现嵌入 式以太网的数据
_
就等到线路空闲为止 ,否则 , 立 即发送该数据帧。在发送过程 中,
首先它添加以太 网帧头( 包括前导字段 和帧开始标志) ,然后生成 C R C校
, 0 x 7 8 , 0 x 0 0 , O x O O } ;
验码 , 最后将此数据帧发送到 以太网上。在接收过程中 , 将从 以太 网收 到的数据帧在经过解码、 去帧头和地址检验等步骤后缓存在片内。 在C R C 校验通过后 , 它会根据初始化配置 的情况 , 通知 R T L 8 0 1 9 A S 收到了数据 帧 ,最后 ,用某种传输模式O / o 模式 、M e m o r y模 式、D M A 模式) 传到 S 3 C 4 4 B 0 x 的存储 区中。

基于ARM7嵌入式微处理器无线家庭网关的研究与实现

基于ARM7嵌入式微处理器无线家庭网关的研究与实现
站最大 的优 点是 安装便 捷 , 个测 控基 站都 是一 个无 线接 入点 , 此互不 干 扰 。如 图 3所示 为采 用 8位 每一 彼 CUR P + F方 案 的无线 测控 基站 。
2 4
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报 ( 然 科 学 版) 自
完成家庭网络中各种不 同通信协议之间的转换和信息共享,以及同外部通信网络之间的数据交换功能;
另一 方面 要负 责对 家庭 中各 个家 电 的管理 和控 制 。同时 各个 家 电设 备也 可 通过 家庭 网关与 外部 网络相 联, 实现信 息 的交互 和共享 。 家庭 主 网网关是一 个嵌 入式设 备 , 服务 器功 能 , 具有 向家庭 内部提供 以太 网接
家 庭 网络最终 实现 每一个 家 电设 备之 间 的互 连 , 并且 与 It nt ne e相连 。其 总体结 构如 图 1 示 。 r 所
家电设备信息网络的特点是多元信息处理, 包括各类信息的采集 、 加工 、 管理 、 存储 、 交互等, 因此有必
要 建立 一个 功能 强大 的信息处 理平 台 。 在家 电设备 网络 中, 网关担 当信息 处理 平 台的角色 。 方 面要 家庭 一
研究与实现
蒋 益 锋 楼 , 竞 , 琳 娜 胡
(. 1江苏技术师范学院 电气信息工程 学院, 江苏 常州 2 30 ; 10 1 2江苏技 术师范学院 计算机科 学与工程学院, . 江苏 常州 2 30 ) 10 1

要: 随着信息智能家 电的普及 以及 网络技术的飞速发展 , 家庭网关正被越来越 多的人所关注 。家庭网关 可
接受 家庭 网关 的集 中控制 。家 庭 网络可 以采用 总 线制 、 电力 载波 、 无线 方式 等 。

基于ARM微处理器的嵌入式以太网接口设计(1).

基于ARM微处理器的嵌入式以太网接口设计(1).

基于ARM微处理器的嵌入式以太网接口设计 (1)电子设备日趋网络化的背景下,作为目前广泛使用的以太网以及TCP/IP 协议已经成为事实上最常用的网络标准之一,它以高速、可靠、分层以及可扩充性使得它在各个领域的应用越来越灵活,很多情况下运用以太网和TCP/IP,能够简化结构和降低成本。

但是,目前关于嵌入式以太网的设计方案不是很多,在这不多的方案中,大多是基于单片机或DSP 的。

两者都存在要外扩很多外设的问题,并且前者速度太慢,后者成本又太高,这在一些对设电子设备日趋网络化的背景下,作为目前广泛使用的以太网以及TCP/IP 协议已经成为事实上最常用的网络标准之一,它以高速、可靠、分层以及可扩充性使得它在各个领域的应用越来越灵活,很多情况下运用以太网和TCP/IP,能够简化结构和降低成本。

但是,目前关于嵌入式以太网的设计方案不是很多,在这不多的方案中,大多是基于单片机或DSP 的。

两者都存在要外扩很多外设的问题,并且前者速度太慢,后者成本又太高,这在一些对设备尺寸要求很小的场合是不行的。

本设计中,采用了基于ARM内核的微处理器S3C44BOX为基础的嵌入式系统与10MB 以太网控制芯片RTL8019AS 的接口电路和实现方法。

S3C44BOX芯片的介绍S3C44BOX 是基于ARM7TDMI 内核的16/32位RISC处理器。

功能强大,目前已广泛应用于手持设备、因特网设备、网络、调制解调设备等领域。

其主要特点如下。

1)拓展存储控制器(带FP/EDO/SDRAM 控制器,片选逻辑)。

2)8KBCache/SRAM。

3)LCD控制器(可直接控制DSTN/STN 的各种灰度/256 彩色LCD 屏,最大支持分辨率为1600 1 600)。

4)2通道UART,波特率可高达115200B/s,并内置16字节FIFO,同时兼容Irdal.0规范。

5)I2C和I2S接口(音频数据接口)。

6)71个通用I/O 端口和8 个外部中断。

基于ARM7的以太网接口的设计与实现_王桂云

基于ARM7的以太网接口的设计与实现_王桂云

您的论文得到两院院士关注
用的 16 位数据和 24 位地址总线 。STR710 集成了许多标准的 接口,包括 USB—Device、 4 个 UART、 10Base-T 以太网控制器 等。STR710 还集成了 JTAG—ICE、 UART 调试通道(DBUG)的调 试功能。
4 CS8900A 以 太 网 控 制 器
摘要 : 以太网接口是以太网中各节点的通信基础 ,处于 TCP/IP 协议栈的数据链路层 ,是信息传递和管理的重要环节 。 本文提出 了 一 种 嵌 入 式 以 太 网 接 口 的 设 计 与 实 现 , 采 用 STR710 微 控 制 器 与 以 太 网 控 制 芯 片 CS8900A 进 行 硬 件 设 计 , 通 过 TCP/UDP 协 议 进 行 通 讯 , 给 出 了 相 关 硬 件 连 接 图 及 软 件 的 实 现 , 并 结 合 了 基 于 ARM7 的 电 压 谐 波 智 能 监 测 及 消 谐 装 置 的 实 例 研 究 。 关键词 : 嵌入式 ; ARM7; 以太网接口 ; TwIP 协议栈 ; CS8900A 中图分类号 : TP368.1 文献标识码 : B
STR710 是基于 16/32 位 ARM7TDMI 的微控制器。STR710 的特点包括: 支持 32 位/16 位 RISC 体系结构 (ARM v4T)。片内 集成 flash 和高达 64KB 的 RAM 存储器。拥有 4 个外部存储器 拥有非复 接口(EMI)。 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb 指令集。
王桂云 : 在读硕士研究生
- 124 - 360元 / 年 邮局订阅号 :82-946
信号转化为毫安级的电流信号, 经过电阻取得电压信号 。信号 全波整流 、 锁相环电路和分频电路 调理电路由电压跟随电路 、 组成。其中锁相环电路和分频电路是保持信号的同步, 以便准 确的测量谐波。由于本监测仪是对两路信号进行监测, 每路需 要在 20ms 内采样 256 个点的数据,这对 A/D 芯片速度有更高 的要求。该监测仪 A/D 转换芯片采用最大采样频率为 750kHz 的 AD7492。 消谐装置主要利用双向可控硅组件, 直接动作于电压互感 器的开口三角绕组。通信部分主要有 232、 电 485 和网口形式, 压谐波计算由 ARM 芯片采用 FFT 算法完成。本文的 ARM7 芯 片选用的是 ST 公司的 STR710。ARM7 以太网接口的设计与实 现, 采用 STR710 微控制器与以太网控制芯片 CS8900A 进行硬 件设计, 通过 TCP/UDP 协议进行通讯。 ARM7 芯片通过和 CS8900A 控制器的以太网接口的设计 和实现, 可以实现对谐波的在线监测及消除 。对电力系统的维 护具有十分重要的意义。

以ARM7为核心的嵌入式工控网络设计

以ARM7为核心的嵌入式工控网络设计
n SCS0 DRAM / D RAM 2/ , / 6/ 略 一 S 4 8 1 32
的S C 4 O 3 4 B X微 处 理 器 。该 芯 片 可 为 手 持 设 备 及

般嵌 入式 应 用 提供 一个 成 本低 廉 而 又功 能 强 大
的微控 制器 解决 方案 。 l - 硬 件 结 构 设 计 2
存 储 器 电路 、U R 接 口 、 以太 网接 口 、U B A T S 接 口 、L D 口 、R C HI C 接 T  ̄I C电路 、J A 接 口和 系统 T G
收稿 日期 : 0 0 0 — 2 2 1 — 3 1
n GC S 一 2 ROM / SRAM
32 略
n GCS1RoM / . SRAM
14 以 太 网 接 口 电 路 .
硬件 总体 结构 框 罔 ,然 后 以单 元 电路 为 基础 ,介
绍 了原 理 图设计 的详 细 过程 。 11 系统硬 件选 型 . 嵌 入式 系 统 的核 心部 件 是嵌 入 式 处理 器 ,系 统 硬 件选 型首 先 是选 择嵌 入 式处 理 器 ,然 后 嗣 绕
图 1 基 于 S C 4 OX开 发 板 的 结 构 框 图 34 B
扩 展 接 口等 单 元 电路 组 成 ,图 1 示 是 一 种 基 于 所
S C 4 0 开 发板 的硬件 平 台结构 框 图 。 3 4B X
1 . 存储 器 电路 3
S C 4 O 作 为 嵌 入 式 处 理 器 , 然 后 围 绕 34BX SC4 O 3 4 B X进 行 外 围 器 件 的选 型 ,设 计 了系 统 的
彭 昕
( 西南 交通 大学 电 气工程 学 院 ,四 川 成都 60 3) 10 1

ARM的嵌入式以太网通信分析与实时性改进

ARM的嵌入式以太网通信分析与实时性改进

A R M的嵌入式以太网通信分析与实时性改进林志祥,张天宏(南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室,南京210016)摘要:为了避免以太网通信中大量短帧数据包引起通信阻塞问题,L w I P协议栈采用了N a g l e算法和延迟A C K策略提高以太网通信效率㊂嵌入式以太网通信以短帧数据包为主,N a g l e算法和延迟A C K策略大大降低了通信的实时性,这在单向数据传输的应用中尤为明显㊂本文将L w I P协议栈中的延迟A C K定时器独立出来,并提出了一种基于数据统计的自适应延迟A C K定时算法,该算法可以根据上位机发送数据包的周期自主修改延迟A C K定时器周期㊂最后设计了通信实时性测试实验,证实了延迟A C K定时周期可以在1s左右跟踪上位机的数据发送周期,自适应的定时周期约为发送周期的80%~100%,且通信延迟小于1m s,该改进在保证A R M使用效率的前提下提高了以太网通信的实时性㊂关键词:TM4C1294N C P D T;L w I P;N a g l e算法;延迟A C K;通信实时性中图分类号:T P393.0文献标识码:AA n a l y s i s a n d R e a l-t i m e I m p r o v e m e n t o f E m b e d d e d E t h e r n e t C o m m u n i c a t i o nB a s e d o n A R ML i n Z h i x i a n g,Z h a n g T i a n h o n g(J i a n g s u P r o v i n c e K e y L a b o r a t o r y o f A e r o s p a c e P o w e r S y s t e m,N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s,N a n j i n g210016,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o a v o i d t h e c o n g e s t i o n p r o b l e m c a u s e d b y a l a r g e n u m b e r o f s h o r t-f r a m e d a t a p a c k e t s i n E t h e r n e t c o mm u n i c a t i o n,t h e L w i p p r o t o c o l s t a c k u s e s N a g l e a l g o r i t h m a n d d e l a y e d A C K s t r a t e g y t o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f E t h e r n e t c o mm u n i c a t i o n.T h e e m b e d d e d s y s t e m s m a i n l y u s e s h o r t f r a m e d a t a p a c k e t s f o r E t h e r n e t c o mm u n i c a t i o n,t h e e x i s t e n c e o f N a g l e a l g o r i t h m a n d d e l a y e d A C K s t r a t e g y g r e a t l y d e t e r i o r a t e s t h e r e a l-t i m e p o r f o r m a n c e o f c o mm u n i c a t i o n a n d t h i s i s p a r t i c u l a r l y e v i d e n t i n t h e a p p l i c a t i o n o f u n i d i r e c t i o n a l d a t a t r a n s m i s s i o n.I n t h i s p a p e r,t h e d e l a y A C K t i m e r i n t h e L w I P p r o t o c o l s t a c k i s i n d e p e n d e n t a n d a n a d a p t i v e d e l a y A C K t i m i n g a l g o r i t h m b a s e d o n d a t a s t a t i s t i c s w h i c h c a n a u t o m a t i c a l l y m o d i f y t h e d e l a y e d A C K t i m e r c y c l e a c c o r d i n g t o t h e c y c l e o f t h e h o s t c o m p u t e r s e n d i n g d a t a p a c k e t s i s p r o p o s e d.F i n a l l y,a c o mm u n i c a t i o n r e a l-t i m e t e s t e x p e r i m e n t i s d e s i g n e d.T h e e x p e r i m e n t c o n f i r m s t h a t t h e d e l a y e d A C K t i m i n g c y c l e c a n t r a c k t h e s e n d i n g c y c l e o f t h e h o s t c o m p u t e r a t1s,a n d t h e c o mm u n i c a t i o n d e l a y i s l e s s t h a n1m s.T h e i m p r o v e m e n t g r e a t l y i m p r o v e s t h e r e a l-t i m e p e r f o r m a n c e o f E t h e r n e t c o mm u n i c a t i o n u n d e r t h e p r e m i s e o f e n s u r i n g t h e u s e e f f i c i e n c y o f A RM.K e y w o r d s:TM4C1294N C P D T;L w I P;N a g l e a l g o r i t h m;d e l a y e d A C K;r e a l-t i m e c o mm u n i c a t i o n引言嵌入式设备接入互联网是物联网时代不可阻挡的大趋势㊂轻量级T C P/I P协议栈(L i g h t w e i g h t I n t e r n e t P r o t o c o l, L w I P)能够适应嵌入式环境中非常有限的存储容量和计算资源,并实现了T C P/I P协议栈的基本功能,为设备的网络连接提供优质的服务㊂但是面对一些嵌入式应用对通信实时性的苛刻要求,L w I P依然有些力不从心㊂本文将对L w I P通信进行分析和实时性改进,以提高嵌入式设备的网络性能,促进电子设备连接互联网的趋势向前发展㊂1L w I P协议栈实际使用中的问题在L w I P协议栈实际使用中,发现了单向数据通信的实时性问题㊂嵌入式系统以T I公司的TM4C1294N C P D T微处理器为核心,该处理器内部集成了以太网物理层,在芯片外部配置A/D和D/A转换模块㊂通过移植L w I P协议栈建立嵌入式系统和电脑上位机的网络连接,上位机每20m s向嵌入式系统发送一次数据,数据为正弦波信号㊂嵌入式系统接收到数据后通过D/A 转换将数字量转为模拟电压信号,模拟信号在示波器上显示㊂使用中发现嵌入式系统生成的模拟量信号刷新频率很低,每250m s刷新一次数据,刷新效果如图1所示㊂设计实验测试此时以太网通信的延迟时间,由于上位机的W i n d o w s操作系统定时器的定时精度较低,实验采用另一套一样的嵌入式系统取代上位机进行以太网通信,实验系统结构图如图2所示㊂图1 L w I P以太网通信效果图图2 以太网通信实时性测试实验系统结构图A 负责采集信号发生器的模拟信号并立即将采集值通过以太网传给B ,B 接收到数据后立即通过D /A 转换生成模拟量在示波器中显示,同时信号发生器发生的模拟信号也在示波器中显示㊂示波器中两个信号的相位差即为A /D 转换时间㊁D /A 转换时间以及以太网通信延迟时间之和,A /D 和D /A 转换的时间很短,实验测得不超过960μs,往往可以忽略不计㊂通过实验测得整个系统通信的延迟高达224m s 左右,测试结果图如图3所示,无法满足控制的实时性要求㊂图3 L w I P 以太网通信延迟测试图2 L w I P 协议栈数据通信分析2.1 L w I P 协议栈通信流程L w I P 协议栈数据通信的具体流程图如图4所示,L w I P 发送数据所用函数是t c p_w r i t e (),该函数无法实现数据的立即发送,实际上t c p _w r i t e ()被调用后立即将控制权交给t c p _e n q u e u e ()函数,该函数实现的功能是将需要发送的应用数据分割成适当大小的T C P 段,然后再将这些T C P 段放到所属连接的传输队列中㊂当需要发送数据时,L w I P 协议栈调用t c p _o u t p u t ()函数,该函数首先判断发送和接收窗口是否大于发送的数据量,如果窗口足够大,则调用I P 层的i p _r o u t e ()和i p _o u t p u t _i f ()函数发送数据㊂当L w I P 协议栈收到数据后,网络接口设备驱动会调用i p _i n pu t (),该函数解析校验I P 数据包将T C P 数据包传递到协议层,在协议层会调用t c p _i n pu t ()接收来自I P 层的数据包并对该数据包进行校验,随后T C P 状态机的实现函数t c p _p r o c e s s ()会在不同地方调用函数t c p _r e -c e i v e (),处理输入的T C P 数据段㊂如果接收到A C K 包,则表示接收端可以接收数据,此时如果传输队列中存在数据,L w I P 会直接调用t c p _o u t pu t ()函数将数据发送出去㊂图4 L w I P 协议栈数据收发流程图2.2 N a gl e 算法和延迟A C K 策略无论应用数据的大小,T C P /I P 协议每个数据包都要在数据前加上40字节的数据包首部㊂如果直接发送通信中的短帧数据包,在滑动窗口机制下,接收和发送窗口都会变得很小,大大降低了通信效率,在发送长帧数据包时容易造成网络拥塞,这种现象被称为 糊涂窗口综合症(S i l l y W i n d o w S yn d r o m e ) ㊂为了避免这种通信拥塞,J o h n N a gl e 于1984年提出一种解决方案,称为N a g l e 算法,该算法阻止了发送端逐个数据段发送,强迫发送端等待随后需要发送的数据段,将这些数据组成一个更大的数据包一起发送,这样可以大大减少通信中短帧数据包的数量,同时也增大了T C P 发送和接收窗口㊂N a g l e算法虽然提高了以太网通信的发送效率,减少了网络拥塞,但是降低了通信的实时性,特别是对于以短帧数据包通信为主的嵌入式通信㊂在一些对通信实时性要求比较高的场合,希望能够立即将数据发送出去㊂L w I P协议栈中N a g l e算法在以下4种情况下不会阻止立即发送数据:①发送端没有未被确认的数据包;②发送端有超过一个需要发送的数据包;③数据包长度超过最长数据包大小(M S S);④T F_N O D E L A Y或者T F_I N F R标志位被置位㊂T C P协议发送完数据后会等待接收端返回的A C K 包,因为N a g l e算法,发送端在这段等待的时间内会阻止发送数据㊂同样为了提高通信效率,接收端收到数据后不会将A C K包立即发送,T C P协议栈设置了 延迟A C K (d e l a y e d A C K) 定时器用于延迟A C K包的发送,如果延迟的时间内有多个数据段到达,则允许协议栈发送一个A C K包确认多个数据包段,如果有数据段需要发送,A C K 包也可以被该数据段捎带过去㊂W i n d o w s的T C P/I P协议栈 延迟A C K 定时器的定时周期一般为200m s,L w I P 一般默认的定时周期为250m s㊂L w I P的 延迟A C K 定时器处理函数在快速定时器函数t c p_f a s t t m r()中实现,其部分代码如下所示:i f(p c b->f l a g s&T F_A C K_D E L A Y){ L W I P_D E B U G F(T C P_D E B U G,("t c p_f a s t t m r:d e-l a y e d A C K\n"));t c p_a c k_n o w(p c b);t c p_o u t p u t(p c b);p c b->f l a g s&=~(T F_A C K_D E L A Y|T F_A C K_N O W);}该段代码的功能是判断通信块是否处于延迟A C K 状态,如果是,则立即发送A C K包,并清除延迟A C K标志位㊂综上所述,以太网通信的实时性不仅受到发送端T C P协议N a g l e算法的影响,同时也受到接收方延迟A C K定时器影响㊂嵌入式系统和P C机网络通信抓包测试结果如图5所示,192.168.0.17为嵌入式系统的I P地址,49160为端口号,192.168.0.201为P C机的I P地址,1000为端口号㊂从图中可以看出,L w I P在接收到P C机送达的网络数据包后并没有立即发送A C K包,而是在等待约250m s后再发送㊂P C机在没有接收到A C K包的期间是不发送任何数据的㊂所以通过分析L w I P协议栈和通信抓包测试,可以得到上述通信实时性问题产生的原因如下:嵌入式系统接收到网络数据后由于延迟A C K没有立即返还A C K 包,因为N a g l e算法在接收到A C K包前上位机阻止了数据段的发送,直到大约250m s后进入延迟A C K定时处理函数t c p_f a s t t m r()才将A C K包发送㊂图5以太网通信抓包测试图3解决方案3.1修改L w I P协议栈参数值通过上述分析已知通信延迟的根本原因在于T C P协议的延迟A C K策略和N a g l e算法㊂解决这种问题有两种思路:①缩短发送端延迟A C K定时器的定时周期;②关闭接收方T C P协议栈的N a g l e算法㊂针对思路①,延迟A C K定时器的定时周期可以在文件t c p_i m p l.h中设置,通过修改参数T C P_TM R_I N T E R-V A L的数值改变定时器的定时周期,本文将延迟时间修改成20m s,文件t c p_i m p l.h中参数T C P_TM R_I N T E R-V A L定义如下:#d e f i n e T C P_TM R_I N T E R V A L 250/*T h e T C P t i m e r i n-t e r v a l i n m i l l i s e c o n d s.*/针对思路②,本文所使用上位机作为以太网通信的服务器,用C#语言编写,在程序初始化服务器S o c k e t的代码后面加入如下语句:s e r v e r S o c k e t .S e t S o c k e t O p t i o n (S o c k e t O p t i o n L e v e l .T c p ,S o c k e t O p t i o n N a m e .N o D e l a y,t r u e );即可关闭上位机T C P 协议栈的N a gl e 算法㊂对于L w I P 协议栈,文件t c p _i m p l .h 中的函数t c p _d o _o u t p u t _n a g l e (t p c b )用来判断是否使用N a gl e 算法,直接将该函数的返回值设为1,即可关闭N a g l e 算法㊂上述两种思路下的信息交互如图6所示,延迟A C K定时器并不是在收到数据后开始定时,而是在L w I P 协议栈进程中一直定时,所以接收到上位机发来的数据包后,L w I P 协议栈会在少于20m s 的时间内发送A C K 包,数据传输的时间远远小于1m s ㊂上位机每20m s 发送一次数据包,每次发送前L w I P 的A C K 包已经到达,所以上位机T C P 协议的N a g l e 算法不会阻碍数据的发送㊂在通信实时性上,缩短延迟A C K 定时器周期和关闭上位机N a g l e 算法的效果基本相同㊂通过测试也可以证实该结论,通信效果如图7所示,其中上面一条曲线是关闭上位机N a gl e 算法得到的曲线,下面一条曲线是缩短延迟A C K 定时周期得到的曲线,这两条曲线相位相同,可见这两种方法有相同的实时效果㊂图6两种方法下的信息交互图图7 两种方法修改后的通信效果图3.2 基于数据统计的自适应延迟A C K 定时周期算法简单地关闭T C P 协议的N a g l e 算法往往容易导致通信阻塞,且上位机程序往往多种多样且不开源,程序难以修改,所以不推荐关闭N a gl e 算法㊂简单地修改延迟A C K 定时器周期会由于通信周期改变需要重新下载程序,使用起来很不方便,且如果延迟A C K 定时周期过小容易造成A R M 资源的浪费㊂本文对L w I P 协议栈的延迟A C K 功能做了改进,首先独立延迟A C K 定时器,重新设置延迟A C K 定时器周期,避免缩短延迟A C K 定时周期造成A R M 使用效率的大大降低㊂其次,设计算法使延迟A C K 定时器的周期自适应上位机发送的周期㊂判断定时器周期是否合适的算法如图8所示㊂图8 基于数据统计的周期判断算法流程图图8中,进入A C K 延迟定时处理函数,查询通信块pc b 的状态,如果通信块处于延迟A C K 状态,说明在这段定时周期内有数据接收,发送端N a g l e 算法延迟了数据包发送,将F l a g 置1并滚动放入长度为m 的标志保存序列㊂如果标志保存序列的和等于m ,即最近m 次周期内每次发送端N a gl e 算法都起了作用,表明延迟A C K 定时周期偏长㊂如果通信块没有处于延迟A C K 状态,说明定时周期内没有接收到数据,将F l a g 置0并滚动放入标志保存序列,如果标志保存序列和小于l ,即最近m 次周期内至少有(m-l)次发送端还没来得及发送数据,表明延迟A C K 定时周期偏短㊂如果标志保存序列的和处于l 和m之间,则表明此时定时周期合适,无需修改㊂该算法的原理是基于近m 次的通信块的状态进行统计判断延迟A C K 定时器周期是否合适的,一般m 取值范围为10~15,l 取值约为4/5m ㊂得到延迟A C K 定时器周期判定结果后,需要对周期进行处理,具体处理步骤如图9所示㊂图9定时周期处理流程图图9中的T o l d为此时延迟A C K定时器周期,T n e w为待设定的延迟A C K定时器周期㊂如果判断定时周期偏长,则将此时定时周期T o l d除以2赋值给T n e w,这样可以让延迟A C K定时器周期迅速降低到发送端发送周期以下,保证通信的实时性㊂如果判断定时周期偏短,若此时定时周期大于20m s,则将此时定时周期T o l d加上10%赋值给T n e w,若此时定时周期不大于20m s,则将此时定时周期T o l d加上1m s赋值给T n e w㊂如果判断定时周期合适,则不对此时的定时周期做任何处理㊂将最近k次T n e w的值存入长度为k的序列,k的一般取值范围为4~8,对序列的平均值四舍五入并设置成新的延迟A C K定时器周期㊂求平均值是为了避免偶然影响㊂将该算法应用到L w I P协议栈中,利用图2的实验系统进行通信测试,将发送端发送周期时间设为1m s,测试效果如图10(a)所示,测得此时系统通信延迟为1.4m s,考虑到A/D和和D/A转换时间为960μs,此时以太网通信延迟时间仅仅为440μs,通信延迟测试结果如图10(b)所示㊂图10(a)和图10(b)证明该算法可以将原来的L w I P单向通信周期从250m s降低到1m s,通信延迟也从原来的224m s降低到不到1m s㊂延迟A C K定时器周期算法对发送端的发送周期需要一个自适应过程,自适应时间不能太长,分别设置发送端的数据发送周期为1m s㊁20m s㊁50m s和100m s,测试所设计的算法自适应时间,测试结果图分别如图11(a)㊁图11(b)㊁图11(c)㊁图11(d)所示㊂从图中可以看出该算法的自适应时间最大为1s左右,具有较快的响应速度㊂分别设置不同的通信周期,通过J T A G口得到此时L w I P协议栈中延迟A C K定时器定时周期的值,测试4次,得到的数据如表1所列,可以看出,本发明可以保证自适应的延迟A C K定时器周期在80%~100%通信周期之间,这样可以在保证通信实时性的基础上提高A R M的使用效率㊂结语本文先将L w I P协议栈中的延迟A C K定时器独立出来,然后设计了一种基于数据统计的自适应延迟A CK 图10刷新时间为1m s时改进L w I P协议栈通信测试图图11发送端不同发送周期下的自适应时间测试图图11发送端不同发送周期下的自适应时间测试图(续)定时算法,并通过实验证实了该算法能够自适应上位机发送数据的周期,自适应所需时间为1s左右,自适应延迟A C K定时器一般为发送端发送周期的80%~100%,该算法尤其适用于L w I P协议栈单向数据传输,无需对发送端的T C P协议栈进行修改,且对L w I P协议栈用户接口毫无影响,可以在保证A R M使用效率的基础上大大提高以表1延迟A C K周期测试表测试次数延迟A C K定时器周期/m s通信周期/m s第一次第二次第三次第四次5044424543403635363530262525262017171616108898太网通信的实时性㊂参考文献[1]A d a m D u n k e l s.D e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f t h e L W I P T C P/I P s t a c k[E B/O L].[201801].h t t p://w w w.s i c s. s e/~a d a m/l w i p/d o c u m e n t a t i o n.h t m l.[2]张齐,劳炽元.轻量级协议栈L W I P的分析与改进[J].计算机工程与设计,2010,31(10):21692171,2256. [3]梅小华.提高51单片机T C P通信效率的软件方法[J].华侨大学学报:自然科学版,2011,32(2):235237. [4]王超.基于混合T C P U D P的H T T P协议实现方法[J].单片机与嵌入式系统应用,2003(2):2628.[5]王宝宝,余世明,王振宇.嵌入式I n t e r n e t中N a g l e算法及其应用研究[J].中国工程科学,2014,16(2):101105.[6]孙乐鸣,江来,代鑫.嵌入式T C P/I P协议栈L W I P的内部结构探索与研究[J].电子元器件应用,2008(3):7982.林志祥(硕士研究生),主要从事航空发动机控制系统设计与仿真;张天宏(教授),主要研究方向为嵌入式控制系统㊁系统控制与仿真㊂(责任编辑:薛士然收稿日期:2018-01-03)D u p l i c a t e H a n d l e(G e t C u r r e n t P r o c e s s(),G e t C u r r e n t T h r e a d(),G e t C u r r e n t P r o c e s s(),&m a i n h a n d l e,0,T R U E,2);}这个函数主要作用是为上述两个全局变量赋初值㊂8系统测试完成上述改写操作后,移植也就结束了,为了测试系统移植是否成功,建立了两个函数:T A S K A()与T A S K B(),作用是无限地输出A或者B,中间延时3个滴答周期㊂其中T A S K A()代码如下,T A S K B类似,就不再列出㊂v o i d T A S K A(v o i d*p P a r a m){w h i l e(1){p r i n t f("\n\r*A\n");O S T i m e D l y(3);}}创建这两个任务代码如下:O S T a s k C r e a t e(T A S K A,0,&T a s k S t k[0][T A S K_S T K_S I Z E-1],1);O S T a s k C r e a t e(T A S K B,0,&T a s k S t k[1][T A S K_S T K_S I Z E-1],2);输出结果能够达到T A S K A在O S T i m e D l y之时T A S K B工作,显示结果为A㊁B间隔输出㊂结语本文分析了μC/O S I I向V C6.0环境下移植的可行性,并且对各个必要文件逐个分析并进行修改,并且经过整体测试,系统运行稳定,可以达到预计的任务调度功能㊂参考文献[1]L a b r o s s e J e a n J.嵌人式实时操作系统μC/O S I I[M].2版.邵贝贝,译.北京:北京航空航天大学出版社,2010.(责任编辑:薛士然收稿日期:2017-12-15)。

基于ARM7微处理器工业应用嵌入式网络协议研究及实现

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m m r i udvdd co ad p c w oe t w uul ue R e o c p n i e fntn l r o h lss m, say te wi y h , i u i n o i f w e ye e l s h AM t h sme ln lt bt ite i l e . 山e fr c e edd tm l e o mlo o il y s h t c ss m S , pr ma o mbd e ss i o r ii r e e n y a yt t p o e o e f y e s w
分析 MO B So T P工业网络协议规约 ,设计并实现 了 MO U T P 的服 务器端程 序 , D U n C DB S C
借助 M D U 官方网站提供的客户端测试软件 M duPl s e进行通讯测试, OBS obs 与 e r o l v 试验结
果表 明 svr ee端程序 设计正确,完成 了本文制定 的针对工业应 用嵌入式 网络协议的实现 。
较大差距: 工业以 太网 基于 标准 T PP协议,比 C/ I 种类繁多的各种工业现场总线协议有更好 的统一性: 现如今, 互联网高 速普及,设备的 Ie e可接入性实际上已 nm t t 成为一种潜规则, 不例外的. 在嵌 入式设备 特别是工业应用的设备上增添以 太网 接入功能亦是大势所趋。 嵌入式工业应用 T PP C / 协议栈采用分层体系结构, I 严格按照 R C国际标准, N I F 用A SC 实现, 任何私有协议, 没有 也没有做任何假设. 从而确保协议的完整性和一致性。 嵌入式工 业应用 T PP C / 协议栈在设 I 计上充分考虑了移植性, 整个协议栈架构在系统抽象层之上, 通
过系统抽象层 屏蔽掉硬件体 系结构、底层嵌入式操作系统 以及编 译器等 的差异.

一种基于ARM7的以太网通信设计

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大多采 用R 一 3 串行 口。这种通 信方 式一 方 面是通 信 不能 太 S 22
长 , 法 直 接 实 现 远 程 控 制 的需 求 ; 一 方 面 是 速 度 慢 , 制 了 无 另 限
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集 成 的设 计 减 少 了对 外 部 器 件 的需 要 , 降低 了成 本 。 S 9 0 包 含 C 80A
第7 第 l 期 卷 2
2o 年 1 o 8 2月
软 件 导 刊
S t r Gud ofwae ie
VO. 1 No.2 7 L De . 0 8 c20

种基于AR 的以太 网通信设计 M7
邹 瑜 , 广 君 , 亚 娟 王 张
( 国地 质 大 学 机 械 与 电 子 信 息 学 院 , 北 武 汉 4 0 7 ) 中 湖 304
用 于工业 现场测 控 仪器 网络接 口的理想 芯片 。 C 8 0 A有 3 工 作 方 式 : O模 式 、 m r 模 式 、 MA模 S9 0 种 I / Me oy D 式 。 本 系 统 采 用 的是 I 模 式 。 / O
1 以太 网接 口电路
以 太 网 既 是 一 种 计 算 机 接 人 局 域 网络 的 连 接 标 准 , 是 一 又
种 网络互联 设备 数据 共享 的通 信协议 。 在嵌 入式 系统 中增加 以 太 网接 V . 常有如 下两 种方 法实 现 : 嵌 入式 处理器 + I通 ① 网卡 芯
片 ( R L 0 9 S C 8 0 A) 这 种 方 法 对 嵌 入 式 处 理 器 没 有 特 如 T 8 1A ,S90 。
中 图分 类 号 :P 9 . T 33 4 0

基于嵌入式技术的ARM7核心模块及功能设计与实现

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1 引

嵌 入式 系统 是指 以应用 为核 心 , 以计算 机技 术为 基础 , 软硬 件可 剪裁 , 以及适 应应 用系 统对功 能 、 可 靠性 、 本 、 成 体积 和功耗 严格 要求 的专 用计算 机 系统 . 入式 系统 主要包 括嵌 入式 微处 理 器 、 围电路 、 嵌 外 操 作 系统 和用户 应用 程序 . 从核 心技 术角 度看 , P C U和操作 系统 是 目前嵌入 式技 术发 展 的焦 点… . 入 嵌 式 技术 应用 越来 越广泛 , 入式 系统带 来 的工业 年产 值 已经超 过上 万亿美 元 , 正在 成为 信息技 术产业 嵌 它
为 下 一 步 对 各 种 嵌 入 式 产 品 的 开 发 提 供 了可 靠 的 基 础 .
关 键 词 : 嵌 入 式 系统 ; R A M;核 心 模 块 中图 分 类 号 : P6 . T 38 1 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0583 (08 0— 4—4 10 — 620 )20 00 0 0
样可 以应 用 于教学 , 由于构 造难 易程 度 适 中 , 于接 受 , 易 也可 以改造 成嵌 入 式 系统 的实验 平 台 .
2 A M7核 心模 块 的 总体 设 计 R
2 1 系 统 硬 件 结 构 .
本嵌 入 式核 心模 块 结 构 可 分 为 两 大 部 分 : 部 分 为 系 统 主 板 , 基 于 ¥ C 4 0的 最 小 系统 , 括 一 是 3 4B 包
收 稿 日期 :0 7 1 — 2 0 —0 1 0 基 金 项 目 : 央 民族 大学 本科 生研 究训 练计 划项 目( o2 0 1 14 0 4 中 N 0 7 3 04 2 )
作者简介 : 卢勇 (99一)男 ( 16 , 汉族 )河南 开封人 , , 中央民族大 学信 息工程学 院讲师 , 研究方 向 : 嵌入 式系统 , 数据 挖
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从 IE E E 80 2 3 规范 类型 I 以 太 网 / E E E 8 0 2 3 采 用 同轴 电 缆 作 为 网 络 媒 体 传 输 速率 达 到 1 0 M b p s ; 10 0 M b p s 以 太 网 又 称 为快速 以 太 网 采 用 双 绞 线 作 为 网 络 媒 体 传输 速 率 达 到


2
网 络 模块 的接 口 设 计
S E P 320 3

处理 器是东南大学设计的 位 R I S C 微 处 理 器 内嵌 由英 国 A R M 公 司 提供 的 A R M 7 T D M I 处 理 器 内 核 整 个 芯 片可 以 稳 定 运 行 在 7 5 M H z 的 频 率上… R T L 8 0 1 9 A S 是 高 度集 成 以 太 网 控 制 器 是 10 M 的 I S A 接 口 的 以 太 网 卡控 制 芯 片 它能 够 简单 的适 用 即插 即 用 N E 2 0 0 0 兼 容适 配 器 有 8 条 I R Q 总 线 和 16 条 基 本 地 址 总 线 为大 资源 情 况 下 提 供 了 宽 松 32k 的 环境 R T L 8 0 19 A S 支持 1 6 k 和 6 4 k 字 节 B R O M 和 闪 存接 口 软 件移 植 性 好 接 口 简单 价 格便 宜 带 宽 充裕 等 优 点 网 卡 模 块 与 主 处 理 器 的连 接 如 图 1 所
背景 下
, , , ,

处 理 器 的 引脚来 和 这 些 引脚连 接
3

以 太 网 驱 动程 序 开 发 方 法
3

1 以太 网通 讯 原 理



以 太 网 是 由 X e r o s 公 司开 发 使 用 同 轴 电 缆 作 为 数 据 传输 介 质 数 据 传输 速 率 达 到 1 0 M ; 使 用 双 绞 线 作 为 传输 介 质 数据 传 输 速 率达 到 1 0 0 M /1 0 0 0 M 现 在普遍 遵








对 网 卡模块 的 控制 (如 启动








写等等)

因此

复位 中 可以使用主
、 、
以 太 网 又 称 为千 兆 以 太 采 用光缆或双 绞 线作为 网络媒体 工 作原理 以 太 网 的 传输 方 法 也 就 是 以 太 网 的 介 质 访 问控 制 ( M A C ) 技 术 又 称 为载 波 监 听 多路 存取 和 冲 突检测 (C S M A / C D ) 下 面 我 们 分 步来说 明其原 理 : 1 ) 载 波 监 听 : 当你 所在 的 网 站 (计 算 机 ) 要 向 个 网 站 发 送 信息时 先 监 听 网 络 信 道 上 有 无 信息 正 在传输 信 道 是 否 空 闲 2 ) 信道 忙 碌 : 如 果 发现 网络信 道 正 忙 则等 待 直 到 发现 网 络 信道 空 闲为 止 3 ) 信 道 空 闲 : 如 果 发现 网络 信道 空 闲 则 向 网 上 发 送 信 息 由 于 整 个 网 络信 道 为共 享 总 线 结 构 网 上 所 有 网 站 教能 够 收 到 你 所 发 出的 信息 所 以 网 站 向 网 络信道 但 只 有 你 想要 发 发 送 信 息 也 称 为 广播 送数据 的 网站识 别 和接收这 些信息 4 ) 冲 突检 测 : 网 站 发 送 信 息 的 同 时 还 要 监 听 网络信 道 检 测 是 否有 另 台 网 站 同 时在 发送 信 息 如 果 有 两个 网 站发 送 的 信 息 会产 生 碰 撞 即 产 生 冲 突 从 而 使数 据信 息包 被 破 坏 5 ) 遇 忙 停 发 : 如 果发 送 住 处 的 网 站 检 测 到 网 上 的 冲 突 则 立 即停 止 该 此 网 络 信息 的 发送 并 向 网 上 发 送 个 冲突 信 号 让 其 它 网 站 也 发 现 该 冲突 从 而 摈 弃








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嵌入 式处理 器
业 技 术 学院 2 2 3 0 0 5
以太 网 通 讯 的 实现
卜 源 江 苏财 经 职 陈
Hale Waihona Puke 嵌 入 式 系 统 3 2 位 单 片机 A R M 占据 越 来 越 多 的 份 额 用 嵌 入 式 设 备 与 I n t e m e t 结 合 构 建 远 程 网 络 控 制 平 台 实现 以 太 网 通 讯 有十 分 广 泛 的 应 用 前 景 本 文 介 绍在机 房通 讯 设备远程控制 平台中 A R M 7 嵌 入 式 处 理 器 以 太 网 通 讯 的 实现 方 法
1
引言


随 着信息 技术 的 发 展 数 字化越 来越 多 的 代 替 了传 统 的 模 拟 系统 应 用 现 有 通 讯 线 路 就 可 以 实 现 低 成 本 的 信 息 传递 与 传统 的 模 拟 监 控 系 统 相 比 它 的组 网 成本 大大 降 低 系 统 体 积 重 量 大 大 减 小 运 行 维 护 更 容 易 所 使 用 的 通 讯 线 路 有 很 多种 如 : 以 太 网 I S D N x D S L 公 共 电话 网 无 线 电 话 网 等 在 电 子 设 备 Et 趋 网 络 化 的
, ,
、 、
图 1 网 卡模 块 与 主 处 理 器接 口 它 们 之 间 的通 讯 主要是 通 过 总 线 和 些 控 制 信 号 来 完 成 的 由于 R T L S 0 1 9 A S 网 卡 模 块 使 用 的 是 S E P 3 2 0 3 的总 线 ( 数 据 和 地 址 总 线 ) 所 以 将 网 卡 模块 的 低 1 0 根 地 址 线 及 低 16 根 数据 线 与 之 相应 连 接 同 时 网 卡模 块 需 要 有 些 控 制 引 脚 来 实现
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