基于IP2022的嵌入式設(shè)備與以太網(wǎng)互連系統(tǒng)的設(shè)計

3系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　IP2022提供有完善的軟件開發(fā)工具，主要包括Ubicom集成IDE和Ubicom配置工具。Ubicom集成IDE提供了直觀的用戶界面，包括編輯器、項目管理器、器件編程和調(diào)試的工具，可以方便用戶進行軟件工程的項目管理與最終的實現(xiàn)。Ubicom配置工具可以方便的添加軟件包，設(shè)置軟件包所用的IP2022硬件資源，確定各軟件包之間的關(guān)系，自動鏈接到目標代碼。

　　系統(tǒng)主要是用來完成RS-485串口和以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸，在硬件上擁有了RS-485接口和以太網(wǎng)RJ45接口之后，軟件上還必須利用IP2022的配置工具加載ipOS、ipStack、ipEthernet和ipUART四個軟件模塊。

　　ipOS操作系統(tǒng)模塊是Ubicom設(shè)計的可配置的嵌入式實時操作系統(tǒng)，它是專為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而優(yōu)化的。ipStack協(xié)議棧模塊是符合工業(yè)標準的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議棧，它提供直接Internet尋址功能，設(shè)計者不需要使用外部物理接口芯片或PC網(wǎng)關(guān)就能設(shè)計嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。ipUART串口模塊提供了異步串口通信功能，系統(tǒng)加載ipUART軟件模塊后，芯片具備了異步收發(fā)（UART）能力，能夠支持串口通信。ipEthernet 以太網(wǎng)模塊完全實現(xiàn)了10Base-T以太網(wǎng)物理層接口（包括MAC和PHY功能），只需使用一個IP2022和少量的外部電路就能實現(xiàn)嵌入式設(shè)備接入以太網(wǎng)。圖5為系統(tǒng)主程序的流程圖。

　　 因為我們配置的IP2022芯片的操作系統(tǒng)是以單任務(wù)方式運行的，每一個物理接口和一些操作系統(tǒng)功能都需要被輪詢，因此，輪詢必須盡可能的返回以防阻礙了其它系統(tǒng)程序的執(zhí)行。IP2022的運行速度很快，在RAM中可以達到120MIPS，在Flash中可以達到30MIPS，所以輪詢速度是可以滿足實際要求的。

　　 初始化主要是初始化操作系統(tǒng)和初始化協(xié)議棧。在操作系統(tǒng)主要是初始化主要的寄存器、系統(tǒng)調(diào)試支持代碼、系統(tǒng)定時器；在協(xié)議棧主要是初始化IP2022的netbuf/netpage存儲機制、TCP協(xié)議。

　　利用IP2022的配置工具增加ipEthernet以太網(wǎng)軟件模塊，設(shè)置以太網(wǎng)接口所用的IP2022硬件端口資源，調(diào)用軟件包ipEthernet中的函數(shù)ip2k_eth_instance_alloc( )創(chuàng)建虛擬外設(shè)以太網(wǎng)驅(qū)動器。

　　 調(diào)用軟件包ipStack中的函數(shù)eth_ip_arp_instance_alloc( )創(chuàng)建以太網(wǎng)鏈路層到IP層的實例，調(diào)用函數(shù)dhcp_client_instance_alloc( )創(chuàng)建DHCP實例。

　　利用IP2022配置工具增加ipUART軟件模塊，設(shè)置所用的IP2022硬件資源、串口波特率等參數(shù)，調(diào)用軟件包ipUART中的函數(shù) uart_vp_instance_alloc( )創(chuàng)建一個虛擬外設(shè)UART，調(diào)用函數(shù)uart_listen( )對串口進行偵聽。

　　從圖5中可以看出進入主循環(huán)后，首先對以太網(wǎng)口進行輪詢，然后再對串口輪詢，這樣保證從以太網(wǎng)口來的指令能夠優(yōu)先及時地得到處理。如果輪詢到端口有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收，就對數(shù)據(jù)進行協(xié)議的轉(zhuǎn)換和傳輸，其具體的流程如圖6所示。

　　4 結(jié)束語

　　本互聯(lián)系統(tǒng)實現(xiàn)了帶有RS-485串口的嵌入式設(shè)備與以太網(wǎng)的連接，進而可以通過以太網(wǎng)接入Internet，從而實現(xiàn)從Internet上監(jiān)控嵌入式設(shè)備，可廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、智能儀器、信息家電等領(lǐng)域，具有較高的實用價值。