綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告基于嵌入式系統(tǒng)的串口以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器

1、現(xiàn)場(chǎng)答辯成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)： 總成績(jī)： 重 慶 郵 電 大 學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告 題目：基于嵌入式系統(tǒng)的串口-以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器單位（二級(jí)學(xué)院）： 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2010 年 11 月重慶郵電大學(xué)制目 錄一、 實(shí)驗(yàn)作品功能描述二、 實(shí)驗(yàn)作品界面或使用說明三、 小組分工與個(gè)人所負(fù)責(zé)的模塊說明四、 程序流程圖五、 任務(wù)的定義、實(shí)現(xiàn)及主要模塊六、 實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法七、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果八、 實(shí)驗(yàn)體會(huì)九、 進(jìn)一步改進(jìn)方案和作品應(yīng)用建議附錄：個(gè)人所負(fù)責(zé)編寫的部分主要代碼一、 實(shí)驗(yàn)作品功能描述 該作品是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于嵌入式系統(tǒng)的串口-以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器。該網(wǎng)

2、關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)rs-232與以太網(wǎng)tcp/ip之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而能為各種串口設(shè)備提供以太網(wǎng)接入功能。該轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的是串口數(shù)據(jù)的透明化傳輸，即轉(zhuǎn)換器并不對(duì)通信的數(shù)據(jù)內(nèi)容作任何修改，只是對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和解包工作，以實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。二、實(shí)驗(yàn)作品使用說明串口pc機(jī)該設(shè)計(jì)最終在實(shí)驗(yàn)室arm3000開發(fā)板平臺(tái)上驗(yàn)證成功，一個(gè)up-netarm3000 通過網(wǎng)線與pc機(jī)相連接，發(fā)送板的arm 監(jiān)視以太網(wǎng)，將接收到的字符發(fā)送到串口收發(fā)器發(fā)送，pc機(jī)收發(fā)器監(jiān)視串口，將接收的字符發(fā)送到以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳送示意圖如下.以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程為，pc開始，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)口，以太網(wǎng)接收到數(shù)據(jù)，發(fā)送到

3、串口；串口輪詢總線，接收到數(shù)據(jù)以后，發(fā)送到以太網(wǎng)口，最后將數(shù)據(jù)返回給pc機(jī)。三、小組分工及個(gè)人所負(fù)責(zé)模塊這次設(shè)計(jì)，我主要負(fù)責(zé)總函數(shù)的設(shè)計(jì)及調(diào)用。主要用到了實(shí)驗(yàn)手冊(cè)中的串口實(shí)驗(yàn)，udp通信實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)消息循環(huán)實(shí)驗(yàn)這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。程序見附錄。四、程序設(shè)計(jì)流程圖 本次設(shè)計(jì)的主程序流程圖如下通過編寫串口驅(qū)動(dòng)程序模塊，為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)建立了一個(gè)很好的平臺(tái)，應(yīng)用程序的編寫只需調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)或者是調(diào)用各種api函數(shù)，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。在應(yīng)用程序中，初始化各個(gè)全局變量后，調(diào)用socket api函數(shù)建立了服務(wù)器通訊方式，udp 建立過程 在具體通訊時(shí)，本系統(tǒng)作為服務(wù)器，監(jiān)聽客戶端（一般是pc機(jī)）的連接

4、 。建立連接后，該任務(wù)把客戶端通過以太網(wǎng)發(fā)送來的數(shù)據(jù)保存到串口發(fā)送緩沖池，串口驅(qū)動(dòng)程序就會(huì)自動(dòng)地把數(shù)據(jù)發(fā)送給串口設(shè)備。然后，程序判斷串口接收緩沖池是否有數(shù)據(jù)，若有，就調(diào)用socket api函數(shù)中的sendto()函數(shù)把串口接收緩沖池的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給以太網(wǎng)，送到客戶端。該任務(wù)一直處于這樣一個(gè)循環(huán)中，從而實(shí)現(xiàn)了串口數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用到了u/cos-ii操作系統(tǒng)，定義了兩個(gè)主要任務(wù)：main_task和receive_task。main_task流程圖：發(fā)送數(shù)據(jù)sendto（）串口是否收到數(shù)據(jù) 否 是receive_task流程圖如下所示： 五、 任務(wù)的定義、實(shí)現(xiàn)及主要模塊 本設(shè)計(jì)中定義了兩

5、個(gè)任務(wù)：main_task及receive_task；main_task模塊完成的主要任務(wù)：1）初始化了網(wǎng)絡(luò)initnetwork()，配置網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)行設(shè)置開發(fā)板的網(wǎng)絡(luò)地址：ip4_address32(ipaddr32,192,168,0,120);ip4_address32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);ip4_address32(ipgateaddr32,192,168,0,1);uart_printf(current ip is 192.168.0.120n);initosnet(ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, mac)

6、;/配置網(wǎng)絡(luò)。2） 設(shè)定計(jì)算機(jī)端套接口屬性，定義了使用的ip協(xié)議、地址以及使用端口號(hào)：servaddr.sin_family = af_inet; /ipv4協(xié)議servaddr.sin_addr.s_addr = (11024)|(016)|(1688)|192;servaddr.sin_port = htons(5000); /端口3） 創(chuàng)建開發(fā)板發(fā)送端套接字clientsock_out：clientsock_out=socket(pf_inet,sock_dgram, 0);/創(chuàng)建套接字4） 設(shè)定了開發(fā)板發(fā)送端套接口屬性，定義了發(fā)送板ip地址以及使用端口號(hào)：cliaddr_out.sin

7、_family = af_inet; /ipv4協(xié)議cliaddr_out.sin_port=htons(4999); /板子發(fā)送數(shù)據(jù)的端口cliaddr_out.sin_addr.s_addr=inaddr_any;/填入本機(jī)ip5）綁定開發(fā)板發(fā)送端套接字，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信：bind(clientsock_out, (struct sockaddr*)&cliaddr_out, sizeof(cliaddr_out);6）主要處理函數(shù)，串口查詢函數(shù)，如果收到數(shù)據(jù)，返回非零，否則，返回0。int uart_poll(int uartnum) if(uartnum=0) return (rutr

8、stat0 & 0x1); elsereturn (rutrstat1 & 0x1); receive_task模塊完成的主要任務(wù)：1） 創(chuàng)建開發(fā)板接收端套接字clientsock_in：clientsock_in=socket(pf_inet,sock_dgram, 0);2）設(shè)定了開發(fā)板接收端套接口屬性，定義了接收板ip地址以及使用端口號(hào)：cliaddr_in.sin_family= af_inet; /使用ipv4協(xié)議族cliaddr_in.sin_port=htons(4998); /板子接受數(shù)據(jù)的端口cliaddr_in.sin_addr.s_addr=inaddr_any;/填入本

9、機(jī)ip地址3）綁定接收端套接字：bind(clientsock_in, (struct sockaddr*)&cliaddr_in, sizeof(cliaddr_in);六、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法 1、在調(diào)試的時(shí)候，把pc的ip地址與板子的ip地址設(shè)置為相同，這樣數(shù)據(jù)不能正常發(fā)送。改為不同的ip之后就可以正常通信了。還有就是調(diào)試的時(shí)候波特率的設(shè)置問題，我是通過網(wǎng)上查資料的方法才知道要設(shè)為9600。 2、在串口通信與udp通信匯總時(shí)，他們出現(xiàn)了頭文件重復(fù)定義的情況，必須慢慢查找出來。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果該作品實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于嵌入式系統(tǒng)的串口-以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器。該網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)rs-232與以太網(wǎng)tcp/ip

10、之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而能為各種串口設(shè)備提供以太網(wǎng)接入功能?？梢栽诎l(fā)送端發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)，再通過串口，傳送到板子，最后顯示出發(fā)送的數(shù)據(jù)。而且通信也是雙向的，反過來同樣可實(shí)現(xiàn)，兩端的發(fā)送與接收互不影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果： pc機(jī) 串口八、實(shí)驗(yàn)體會(huì)通過本次試驗(yàn)，我了解了嵌入式arm的一些基本知識(shí)，包括軟件和硬件。掌握了串口的通信和udp通信的聯(lián)系和具體方法，學(xué)會(huì)了使用串口調(diào)試工具等等。通過對(duì)作品的制作，我把理論知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)際的實(shí)物中，學(xué)到了很多平時(shí)沒學(xué)到的東西。十、 進(jìn)一步改進(jìn)方案和作品應(yīng)用建議 本作品只能支持一種波特率下的雙向收發(fā)功能，而且只實(shí)現(xiàn)了單字節(jié)的收發(fā)，以后應(yīng)該向多波特率多字節(jié)發(fā)送方

11、面研究。 附錄：void initnetwork()/初始化網(wǎng)絡(luò)u32 ipaddr32,ipmaskaddr32,ipgateaddr32;u8 mac6;uart_printf(begin init ethernet and udp.n); /強(qiáng)設(shè)ipip4_address32(ipaddr32,192,168,0,120);ip4_address32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);ip4_address32(ipgateaddr32,192,168,0,1);uart_printf(current ip is 192.168.0.120n);initosnet(

12、ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, mac);/配置網(wǎng)絡(luò)ostimedly(1000);uart_printf(init ethernet and udp is ok!n);int uart_poll(int uartnum)if(uartnum=0)return (rutrstat0 & 0x1);elsereturn (rutrstat1 & 0x1);int main(void)armtargetinit(); /開發(fā)板初始化osinit(); /操作系統(tǒng)初始化 uhalr_resetmmu();/復(fù)位mmuostaskcreate(main_task, (void *)0, (os_stk *)&main_stackstacksize*8-1, main_task_prio);/ 創(chuàng)建系統(tǒng)任務(wù) 一個(gè)收 一個(gè)發(fā)ostaskcreate(receive_task, (void *)0, (os_stk *)&receive_stackstacksize*8-1, receive_task_prio);osaddt