基于NiosII的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)
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校驗(yàn)和的計(jì)算需要很多個(gè)時(shí)鐘周期才能完成，所以校驗(yàn)和計(jì)算指令使用了multi-cycle用戶(hù)指令結(jié)構(gòu)。multi-cycle用戶(hù)指令的端口操作有：固定長(zhǎng)度和可變長(zhǎng)度。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度是不斷變化的，所以校驗(yàn)和計(jì)算指令選擇可變長(zhǎng)度操作，這也影響到端口信號(hào)的選擇。
multi-cycle用戶(hù)指令結(jié)構(gòu)的信號(hào)有：reset，clk，clk_en，start，dataa[31:0]，datab[31:0]，done，result[31:0]。其中除了reset，clk，clk_en三個(gè)信號(hào)外，其他信號(hào)都是可選的，要根據(jù)具體的應(yīng)用選擇。本設(shè)計(jì)中校驗(yàn)和計(jì)算指令用到了start，dataa[31:0]，done，result[31:0]。start信號(hào)作為數(shù)據(jù)有效信號(hào)，dataa[31:0]為數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，當(dāng)校驗(yàn)和計(jì)算完成時(shí)done信號(hào)有效，通知cpu讀取result端口上的數(shù)據(jù)，因此計(jì)算校驗(yàn)和指令邏輯必須確保當(dāng)done信號(hào)有效時(shí)，result端口上的數(shù)據(jù)有效。
在sopc builder中添加校驗(yàn)和計(jì)算指令，然后重新產(chǎn)生系統(tǒng)，再在quartusii中更新并編譯，在ide的重新編譯一次工程，系統(tǒng)庫(kù)中的“system.h”文件包含校驗(yàn)和計(jì)算指令的宏定義如下：
#define alt_ci_cal_chksum_n 0x00000000
#define alt_ci_cal_chksum（a） __builtin_custom_ini（alt_ci_cal_chksum_n,（a））
用戶(hù)只需要在源文件中將計(jì)算校驗(yàn)和部分使用上面的宏做相應(yīng)的替換就可以，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)這再簡(jiǎn)單不過(guò)了，就像是調(diào)用一個(gè)子函數(shù)。由此可見(jiàn)，基于niosii軟核處理器開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)，具有一般嵌入式處理器不能比擬的優(yōu)勢(shì)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/152573.htm
3 軟件設(shè)計(jì)
協(xié)議棧使用了現(xiàn)在在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)很成熟的uip。如果使用altera提供的lwip協(xié)議棧，那么就得考慮其在嵌入式操作系統(tǒng)上的移植，這樣無(wú)疑會(huì)增加系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和代碼量。
設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是uip協(xié)議棧在nios ii上的移植。針對(duì)niosii的特點(diǎn)，將uip做適當(dāng)?shù)男薷模筺iosii處理器的處理能力得到充分發(fā)揮，提高系統(tǒng)的性能。uip原來(lái)是針對(duì)8位處理器的，現(xiàn)在將其修改為16位，這樣理論上處理能力就提高了一倍，系統(tǒng)的性能也就提升了一倍。
根據(jù)tcp/ip模型結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用網(wǎng)絡(luò)接口芯片lan9c111完成；網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層協(xié)議解析在niosii中由嵌入式tcp/ip協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)；應(yīng)用層由用戶(hù)根據(jù)需要編寫(xiě)。各個(gè)模塊合起來(lái)共同完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。
3.1 底層驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)
lan9c111芯片的底層驅(qū)動(dòng)是由altera免費(fèi)提供的，可以調(diào)用這些底層驅(qū)動(dòng)來(lái)完成初始化、通信建立、監(jiān)聽(tīng)等通信功能。這些底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)是已經(jīng)封裝好的，用戶(hù)不需要了解其細(xì)節(jié)就可以編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)通信程序，但是為了進(jìn)行高級(jí)的開(kāi)發(fā)，必須對(duì)整個(gè)程序的工作機(jī)制有一定的了解。
幾個(gè)主要的底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)來(lái)完成啟動(dòng)、復(fù)位和初始化phy、以太網(wǎng)packet的收發(fā)及中斷處理函數(shù)等工作：
static void r_lan91c111_enable（）：用于啟動(dòng)芯片工作，使能發(fā)送和接收。
int nr_lan91c111_reset（）：對(duì)芯片盡心復(fù)位。
static int r_lan91c111_init_phy（ ）：完成物理層芯片的初始化。
int nr_lan91c111_set_irq（）：設(shè)置芯片的中斷
上層的通信程序調(diào)用這些函數(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口的控制，通信功能的實(shí)現(xiàn)以此為基礎(chǔ)。
3.2 通信軟件的實(shí)現(xiàn)
通信軟件完成設(shè)備之間通信的主要功能，主要是uip協(xié)議棧的。傳輸層實(shí)現(xiàn)了tcp和udp，這在軟件設(shè)計(jì)時(shí)就需要做不同的考慮，不同的數(shù)據(jù)傳輸需求要求使用不同的傳輸層協(xié)議，比如，實(shí)時(shí)性要求高的傳輸應(yīng)用就要求使用無(wú)連接的udp協(xié)議；對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高并且要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘膽?yīng)用使用面向連接的、可靠的tcp協(xié)議可以保證傳輸?shù)目煽啃浴?br /> 程序框架如下：
main（）
?。?br /> netif_init（）; // 網(wǎng)絡(luò)接口初始化
uip_init（）; // 協(xié)議棧初始化
arp_table_init（）; // arp 表初始化
netconn_new（） // 建立新的連接
netconn_bind（） // 綁定端口號(hào)
netconn_listen（） // 偵聽(tīng)端口
while（1）
｛
if （收到數(shù)據(jù)）｛
…… // 處理接收的數(shù)據(jù)
｝
else if（發(fā)送數(shù)據(jù)）｛
…… // 發(fā)送數(shù)據(jù)
｝
else
…… // 返回準(zhǔn)備下次處理
｝
?。?br /> 圖2是軟件處理流程。
評(píng)論