基于嵌入式USB的以太網(wǎng)應用系統(tǒng)設計
系統(tǒng)軟件主要由嵌入式TCP/IP程序和嵌入式USB兩個部分組成。系統(tǒng)程序通過收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的類型來進行相應的處理,完成特定的功能。例如通過以太網(wǎng)遠程登陸的方式瀏覽和修改本地數(shù)據(jù),達到本地數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共享的目的。
3.1 嵌入式TCP/IP實現(xiàn)
嵌入式TCP/IP實現(xiàn)包括以太網(wǎng)控制器ENC28J60底層驅動、TCP/IP協(xié)議。ENC28J60 可與許多主控制器上的SPI接口直接相連。此器件只支持SPI 的0,0模式。另外,SPI 端口要求SCK 在空閑狀態(tài)時為低電平,不支持時鐘極性選擇。在SCK 的每個上升沿移入數(shù)據(jù),命令和數(shù)據(jù)通過SI 引腳送入器件。 ENC28J60在SCK的下降沿從SO引腳輸出數(shù)據(jù)。當執(zhí)行操作時CS 引腳必須保持低電平,當操作完成時返回高電平[4]。
3.1.1ENC28J60底層驅動
在使用ENC28J60發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包前,必須對器件進行初始化設置。根據(jù)應用的不同,一些配置選項可能需要更改。通常初始化任務會在復位之后立即完成,并且不再需要更改。初始化任務主要包括:(1)初始化接收緩沖器:在接收數(shù)據(jù)包前,必須編程ERXST和ERXND指針來對接收緩沖器進行初始化。ERXST與ERXND之間的存儲空間專供接收硬件使用。(2)初始化發(fā)送緩沖器:所有未被用作接收緩沖器的存儲空間都將作為發(fā)送緩沖器,故不需要專門對發(fā)送緩沖器進行專門的初始化。(3)等待OST:如果在上電復位后立即進行初始化,應查詢ESTAT.CLKRDY位,確保在開始修改MAC和PHY寄存器前已經(jīng)經(jīng)過足夠長的時間。(4)PHY初始化:PHY寄存器不能通過SPI控制接口直接訪問,而是通過一組帶有MIIM的特殊MAC控制寄存器來完成的。程序中在配置LED時用到了PHY寫函數(shù)。寫PHY寄存器時,先將PHY寄存器的地址寫入MIREGADR,然后將要寫入高低8位的內(nèi)容分別寫入MIWRH、MIWRL即可。
發(fā)送數(shù)據(jù)包時,ENC28J60會自動生成前導符和幀起始定界符。此外MAC還可以根據(jù)配置自動生成填充和CRC字段。主控制器要生成所有其他幀字段,并將他們寫入緩沖器,以待發(fā)送。此外,ENC28J60還要求在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包前添加一個包的控制字節(jié)。接收數(shù)據(jù)包時可以使用中斷的方式,也可以使用查詢的方式。由于本設計對實時性要求不是很高,故采用查詢的方式。如果有數(shù)據(jù)包到達,ENC28J60將置位EIR寄存器的PTKIF位。程序運行時不斷地查詢該位以判斷有無數(shù)據(jù)包到達。
3.1.2 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包處理
網(wǎng)絡協(xié)議通常是在不同的協(xié)議層上進行開發(fā),每一層負責不同的通信功能。TCP/IP 協(xié)議是一組不同層次上的多個協(xié)議的組合。當系統(tǒng)收到以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)時,數(shù)據(jù)就開始從協(xié)議中由數(shù)據(jù)鏈路層逐層剝離其中各層協(xié)議所加的首部。主程序按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀分用的思路進行編制,程序框架如圖4所示。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/152024.htm
圖4
3.2 嵌入式USB實現(xiàn)[5-6]
嵌入式USB軟件主要分成4個部分:SL811HS初始化、USB設備的識別及配置、海量存儲協(xié)議和FAT文件系統(tǒng)。SL811HS共有16個配置寄存器,其中00-04H、08H-0CH是USB-A、USB-B的工作配置寄存器,05H是控制寄存器1,06H是中斷使能寄存器,07H的各位均為保留位,0DH為狀態(tài)寄存器,0EH為SOF計數(shù)寄存器,0FH為SOF計數(shù)寄存器的高位和控制寄存器2。在SL811HS上電開始工作之后,首先將寄存器05H的第3位置1,延時30 ms后清零,便可以對USB總線復位;然后在06H寄存器中寫入61H,使能設備檢測中斷。
當有設備插入時,會使SL811HS的D+管腳置高,SL811HS的寄存器0DH的第7位置1并產(chǎn)生中斷,系統(tǒng)會識別到有USB設備插入,即可對USB設備進行配置了。通過標準設備請求函數(shù)ClearFeaure()、GetConfiguration()、GetDescriptor()、SetAddress()等函數(shù)完成對設備的配置。
本系統(tǒng)可以檢測U盤的狀態(tài)(如接入、拔出),通過網(wǎng)絡對U盤的訪問,包括創(chuàng)建文件、目錄和讀寫文件等,實現(xiàn)了USB設備網(wǎng)絡共享的目的。 但是由于不同USB設備的驅動通常也不同,USB作為嵌入式應用時不可能像PC機操作系統(tǒng)把所有的驅動都裝上。但是隨著嵌入式技術的發(fā)展,可以采用網(wǎng)絡更新驅動的方式,只要某種USB設備接上就可以通過更新系統(tǒng)的固件,達到識別該設備和使用該設備的目的。這也是本系統(tǒng)目前這也是本系統(tǒng)目前需要完善的地方。
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