基于ARM的硬件系統(tǒng)設(shè)計

51C

H

A

P

T

E

R基于ARM的硬件系統(tǒng)設(shè)計本節(jié)提要12562基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計I/O接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計ARM920T內(nèi)核結(jié)構(gòu)1S3C2410的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1實驗平臺的體系結(jié)構(gòu)2410核心資源總線隔離驅(qū)動168Pin擴展槽網(wǎng)卡設(shè)備LCD驅(qū)動音頻電路串口設(shè)備USB設(shè)備PCMCIAIDE/CF卡SD卡接口IO擴展電機等其他資源局部總線1擴展總線讀寫總線的時序圖穩(wěn)態(tài)1ReadWrite穩(wěn)態(tài)本節(jié)提要125467基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計3

I/O接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計2410的存儲器系統(tǒng)1可通過軟件選擇大小端地址空間:每個Bank

128Mbytes(總共

1GB)—除bank0

(16/32-bit)外，所有的Bank都可以通過編程選擇總線寬度=(8/16/32-bit)共8個banks6個Bank用于控制ROM,SRAM,etc.剩余的兩個Bank用于控制ROM,SRAM,SDRAM,etc.7個Bank固定起始地址；最后一個Bank可調(diào)整起始地址；最后兩個Bank大小可編程—所有Bank存儲周期可編程控制；S3C2410的存儲器配置1Bank6/Bank7地址分布1Bank0總線寬度配置1與2片8位的ROM連接方法1與1片16位的ROM連接1S3C2410與2片8的FLASH的連接方法1與1片16M的SDRAM的連接方法1與1片16M的SDRAM的連接方法1NAND和NOR——性能比較1NOR和NAND是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)■■■■NOR的讀速度比NAND稍快一些

NAND的寫入速度比NOR快很多

NAND的擦除速度遠比NOR的快大多數(shù)寫入操作需要先進行擦除操作

NAND的擦除單元更小，相應的擦除電路更少接口差別1NOR

flash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個字節(jié)NAND

flash使用復用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點有點像硬盤管理，此類操作易于取代硬盤等類似的塊設(shè)備容量和成本1NANDflash生產(chǎn)過程更為簡單，成本低常見的NOR

flash為128KB～16MB，而

NAND

flash通常有8～128MBNOR主要應用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲NAND在CompactFlash、Secure

Digital、PC

Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大可靠性和耐用性1在NAND中每塊的最大擦寫次數(shù)是100萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是10萬次位交換的問題NAND

flash中更突出，需要ECC糾錯NAND

flash中壞塊隨機分布，需要通過軟件標定——產(chǎn)品量產(chǎn)的問題嵌入式系統(tǒng)中應用RAM的情況1本節(jié)提要1254622基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計3

I/O系統(tǒng)設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計I/O子系統(tǒng)的層次模型■I/O子系統(tǒng)：I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序和I/O子系統(tǒng)組成嵌入式I/O子系統(tǒng)?！鯥/O子系統(tǒng)的目標是對RTOS和應用程序員隱藏設(shè)備特定的信息，并且對系統(tǒng)的外圍I/O設(shè)備提供一個統(tǒng)一的訪問方法。1從不同角度看I/O系統(tǒng)1■從系統(tǒng)軟件開發(fā)者角度看，I/O操作意味著與設(shè)備的通信、對設(shè)備編程初始化和請示執(zhí)行設(shè)備與系統(tǒng)之間的實際數(shù)據(jù)傳輸以及操作完成后通知請求者。系統(tǒng)軟件工程師必須理解設(shè)備的物理特性，如寄存器的定義和設(shè)備的訪問方法?！鰪腞TOS的角度看，I/O操作意味著對I/O請求定位正確的設(shè)備，對設(shè)備定位正確的設(shè)備驅(qū)動程序，并解決對設(shè)備驅(qū)動程序的請求。有時要求RTOS保證對設(shè)備的同步訪問。RTOS必須進行抽象，對應用程序員隱含設(shè)備的特性?！鰪膽贸绦騿T角度看，目標是找到一個簡單、統(tǒng)一和精練的方法與系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有類型的設(shè)備通信。I/O接口的編址方式——內(nèi)存映射1）2）I/O接口與存儲器統(tǒng)一編址方式——內(nèi)存映射■這種編址方式不區(qū)分存儲器地址空間和I/O接口地址空間，把所有的I/O接口的端口都當作是存儲器的一個單元對待，每個接口芯片都安排一個或幾個與存儲器統(tǒng)一編號的地址號。也不設(shè)專門的輸入/輸出指令，所有傳送和訪問存儲器的指令都可用來對I/O接口操作。主要優(yōu)點：訪問內(nèi)存的指令都可用于I/O操作，數(shù)據(jù)處理功能強；同時I/O接口可與存儲器部分共用譯碼和控制電路。缺點：一是I/O接口要占用存儲器地址空間的一部分；二是因不用專門的I/O指令，程序中較難區(qū)分I/O操作。1DMA

I/O■DMA

I/ODMA允許設(shè)備直接訪問內(nèi)存而不用包含處理器，在數(shù)據(jù)傳輸操作開始之前，處理器設(shè)置DMA控制器，在數(shù)據(jù)傳輸期間，讀寫操作均不通過處理器?！鯠MA傳輸速度取決于I/O設(shè)備的傳輸速度、內(nèi)存設(shè)備的速度和DMA控制器的速度。■通過指定源地址、目的內(nèi)存地址和傳輸?shù)紻MA控制器長度，處理器建立傳輸操作。11字符模式設(shè)備與塊模式設(shè)備根據(jù)設(shè)備如何處理與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸方法可將設(shè)備分為字符模式設(shè)備和塊模式設(shè)備字符模式設(shè)備：允許非結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)湫偷夭捎么械男问?，每次一個字節(jié)；字符設(shè)備通常是簡單的設(shè)備，如串口、鍵盤等；當系統(tǒng)到設(shè)備的傳輸速率高于設(shè)備

的處理速率時，設(shè)備驅(qū)動程序開設(shè)緩沖區(qū)，

緩存這些數(shù)據(jù)；塊模式設(shè)備：每次傳輸一個數(shù)據(jù)塊。采用硬件方式控制數(shù)據(jù)塊的大小，有時需要采用固定的傳輸協(xié)議，如USB、以太網(wǎng)等設(shè)備建立通用的I/O接口函數(shù)Create()Open()Read()Write()Close()Loctl()Destroy()Driver_Create()Driver_Open()Driver_Read()Driver_Write()Driver_Close()Driver_Loctl()Driver_Destroy()I/O操作設(shè)備驅(qū)動程序應用設(shè)備1I/O接口設(shè)計1I/O接口電路也簡稱接口電路。它是主機和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。設(shè)置接口電路的必要性：解決CPU和外圍設(shè)備之間的時序配合和通信聯(lián)絡(luò)問題。解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問題。解決CPU的負載能力和外圍設(shè)備端口選擇問題。本節(jié)提要1254631基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計3

I/O接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計目前較為常用的串口有9針串口（DB9）和25針串口（DB25），通信距離較近時(<12m)，可以用電纜線直接連接標準RS232端口(RS422,RS485較遠)，若距離較遠，需附加調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。最為簡單且常用的是三線制接法，即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連，本文只涉及到最為基本的接法，且直接用RS232相連。1.DB9和DB25的常用信號腳說明

9針串口（DB9）

25針串口（DB25

）針號功能說明縮寫針號功能說明縮寫1

數(shù)據(jù)載波檢測DCD8

數(shù)據(jù)載波檢測DCD2

接收數(shù)據(jù)

RXD

3

接收數(shù)據(jù)RXD3

發(fā)送數(shù)據(jù)TXD

2

發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4

數(shù)據(jù)終端準備DTR

20

數(shù)據(jù)終端準備DTR5

信號地GND

7

信號地

GND6

數(shù)據(jù)設(shè)備準備好DSR

6

數(shù)據(jù)準備好DSR7

請求發(fā)送RTS

4

請求發(fā)送RTS8

清除發(fā)送CTS

5

清除發(fā)送CTS9

振鈴指示

DELL

22

振鈴指示DELL嵌入式開發(fā)板與PC機的串行通訊嵌入式開發(fā)板和PC機的通訊電纜可以按照如圖所示的方式連接。12410的UART1■S3C2410A的UART

(Universal

AsynchronousReceiver

and

Transmitter)提供了三個獨立的異步串行I/O口，每一個都可以工作在中斷模式或DMA模式，即UART可以產(chǎn)生中斷或DMA請求以在CPU和UART之前傳送數(shù)據(jù)，使用系統(tǒng)時鐘，UART最高可以支持230.4K

bps的位傳輸率。如果采用外部帶時鐘的UART，則UART可以實現(xiàn)更度速度的傳輸；每個UART包括2個16Byte的接收/發(fā)送FIFO。UART控制框圖1異步串行通訊簡介1■■在一條傳輸線上完成單向傳輸。將傳輸數(shù)據(jù)的字符一位接一位的傳送。接收方對于同一條線上的一連串連續(xù)數(shù)學信號，首先將其分割成位，再按位組成字符。每個字符需要確定起始位和結(jié)束位，字符與字符間還可能有長度不定的空閑時間，因此傳輸效率較低。字符串行輸出格式發(fā)送前：線路處于空閑狀態(tài)，連續(xù)發(fā)送“1”開始發(fā)送：首先，發(fā)送一位起始位“0”然后，發(fā)送連續(xù)的二進制位，數(shù)據(jù)位可以為5、6、7、8隨后，緊跟一位奇偶校驗位（可選擇奇/偶/無校驗）最后，發(fā)送停止位“1”，可以有1位、1.5位或2位停止位1串行通訊硬件規(guī)范及連接方法1EIA

RS-232C物理特征：DB-25

DB-15DB-9信號連線：保護地、TXD/RXD、RTS/CTS、DCD、DSR、DTR、R1電平規(guī)定：-5V

~-15V之間的電平表示邏輯“1”+5V

~

+15V之間的1UART的操作串口初始化1發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)鍵盤接口設(shè)計1鍵盤模塊可能用來輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的操作模式。鍵盤有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實現(xiàn)鍵盤掃描；再就是用軟件實現(xiàn)鍵盤掃描。嵌入式控制器的功能很強，可能允分利用這一資源。一個瞬時接觸開關(guān)（按鈕）放置在每一行與線一列的交叉點。矩陣所需的鍵的數(shù)目顯然根據(jù)應用程序而不同。每一行由一個輸出端口的一位驅(qū)動，而每一列由一個電阻器上拉且供給輸入端口一位。鍵盤掃描陣列1鍵盤掃描過程就是讓微處理器按有規(guī)律的時間間隔查看鍵盤矩陣，以確定是否有鍵被按下。每個鍵被分配一個稱為掃描碼的唯一標識符。應用程序利用該掃描碼，根據(jù)按下的鍵來判定應該采取什么行動。消抖算法：組合鍵處理1鍵盤掃描方法LCD接口設(shè)計1LCD顯示模塊液晶顯示是一種被動的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周圍環(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場作用下能改變其排列方向。■■LCD的背光：EL（場致發(fā)光）：2000-3000小時和LED光源：字符模式，50000小時LCD的顯示方式1反射型LCD：底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶外和光線良好的辦公室使用。透射型LCD：底偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線差的環(huán)境使用。透反射型LCD：是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線好的時候，可關(guān)掉背光源；光線差時，可點亮背光源使用LCD。反射型LCD的結(jié)構(gòu)1LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動芯片的LCD模塊，基本上屬于半成品一些新型的嵌入式處理器也可以直接使用芯片上的內(nèi)置LCD控制器來構(gòu)造顯示模塊，比如：s3c2410可以支持STN的彩色/灰度/單色三種模式和TFT模式，灰度模式下可支持4級灰度和16級灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的實際尺寸可支持到640X480。1LCD的驅(qū)動方式總線驅(qū)動方式1一般帶有驅(qū)動模塊的LCD顯示屏使用這種驅(qū)動方式，由于LCD已經(jīng)帶有驅(qū)動硬件電路，因此模塊給出的是總線接口，便于與單片機的總線進行接口。驅(qū)動模塊具有八位數(shù)據(jù)總線，外加一些電源接口和控制信號。而且自帶顯示緩存，只需要將要顯示的內(nèi)容送到顯示緩存中就可以實現(xiàn)內(nèi)容的顯示。由于只有八條數(shù)據(jù)線，因此常常通過引腳信號來實現(xiàn)地址與數(shù)據(jù)線復用，以達到把相應數(shù)據(jù)送到相應顯示緩存的目的?？刂破鲯呙璺绞?S3C2410X中具有內(nèi)置的LCD控制器，它具有將顯示緩存（在系統(tǒng)存儲器中）中的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD驅(qū)動電路的邏輯功能。S3C2410X中內(nèi)置的LCD控制器可支持灰度

LCD和彩色LCD。在灰度LCD上，使用基于時間的抖動算法（time-based

dithering

algorithm）和FRC

(Frame

Rate

Control)方法，可以支持單色、4級灰度和16級灰度模式的灰度LCD。在彩色LCD上，可以支持256級彩色。對于不同尺寸的

LCD，具有不同數(shù)量的垂直和水平象素、數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)寬度、接口時間及刷新率，而LCD控制器可以進行編程控制相應的寄存器值，以適應不同的LCD顯示板。嵌入式處理器與LCD的連接嵌入式處理器LCD模塊數(shù)據(jù)總線寄存器選擇使能信號有LCD控制器的嵌入式處理器LCDLCD控制信號線1從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來講，由于顯示器模塊中已經(jīng)有顯示存儲器。顯存中的每一個單元對應LCD上的一個點，只要顯存中的內(nèi)容改變，顯示結(jié)果便進行刷新。于是便存在兩種刷新：1．直接根據(jù)系統(tǒng)要求對顯存進行修改，一種是只需修改相應的局部就可以，不需要判斷覆蓋等；另一種就是有覆蓋問題，計算起來比較復雜，而且每做一點小的屏幕改變就進行刷新，將增加系統(tǒng)負擔。2．專門開辟顯示內(nèi)存，在需要刷新時候由程序進行顯示更新。這樣，不但可以減輕總線負荷，而且也比較合理，在有需要的時候進行統(tǒng)一的顯示更新，界面也可以比較美觀，不致由于無法預料的刷新動作導致顯示界面閃爍。1LCD模塊的顯示控制示模塊結(jié)構(gòu)1LCD接口設(shè)計11、實現(xiàn)過程簡述：

就是將要顯示的數(shù)據(jù)放到一個特定的地址，這個特定的地址就是frame

memory（幀存儲器），這塊空間是在系統(tǒng)內(nèi)存中。

然后LCD控制器將這些數(shù)據(jù)配合控制信號送到LCD驅(qū)動器完成顯示。

有相應的寄存器來設(shè)定這個地址及其大小。與顯示數(shù)據(jù)相配合完成顯示的控制信號時序也是由相應的寄存器來完成的。這些寄存器都在LCD的控制器中。LCD控制器框圖1主要的寄存器1LCD控制寄存器（5個）幀緩沖開始地址寄存器（3個）臨時調(diào)色板寄存器（Temp

PaletteRegister）LCD中斷屏蔽寄存器（LCDInterruptMask

Register）LPC3600控制寄存器（LPC3600LCD控制寄存器的設(shè)置1LCD的控制寄存器主要用來設(shè)置產(chǎn)生符合LCD屏的時序信號，各個參數(shù)要參考具體屏的實際參數(shù)，各個參數(shù)如下圖所示，各個參數(shù)在控制寄存器中都由相應的域設(shè)置，系統(tǒng)中用的是TFT類型的LCD,時序圖如下：觸摸屏接口設(shè)計1觸摸屏的分類電阻式觸摸屏表面聲波觸摸屏紅外式觸摸屏電容式觸摸屏電阻式觸摸屏1電阻技術(shù)觸摸屏是一種對外界完全隔離的工作環(huán)境，故不怕灰塵、水汽和油污，可以用任何物體來觸摸，比較適合工業(yè)控

制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。分為四線電阻和五線電阻觸摸屏四線電阻觸摸屏原理1測量原理X在觸摸點X、Y坐標的測量過程中，測量電壓與測量點的等效電路圖所示，圖中P為測V1YY觸摸屏芯片1FM(ADS)7843的特點1實現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動選擇控制（X、Y通道）■■■■■對于輸入電壓或附加電壓進行AD轉(zhuǎn)換同步串行接口最大轉(zhuǎn)換速率125KHz可編程控制8位或者12位轉(zhuǎn)換模式工作電壓2.7V-5.0V兩個附加的輸入端口FM7843與ARM的連接1AD7843的工作時序同步串口（SIO）向ADS7843發(fā)送控制字轉(zhuǎn)換完成后從ADS7843串口讀出電壓轉(zhuǎn)換值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換時序（每次轉(zhuǎn)換需要24個時鐘周期）1觸摸屏與LCD的配合1FM

7843送回控制器的X與Y值僅是對

當前觸摸點的電壓值的A/D轉(zhuǎn)換值，它不

具有實用價值。這個值的大小不但與觸摸

屏的分辨率有關(guān)，而且也與觸摸屏與LCD貼合的情況有關(guān)。而且，LCD分辨率與觸

摸屏的分辨率一般來說是不一樣，坐標也

不一樣，因此，如果想得到體現(xiàn)LCD坐標

的觸摸屏位置，還需要在程序中進行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式如下:x=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-觸摸屏（鍵盤）驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)11觸摸屏的驅(qū)動#define

ADS7843_CTRL_START0x80#define

ADS7843_GET_X0x50#define

ADS7843_GET_Y0x10#define

ADS7843_CTRL_12MODE0x0#define

ADS7843_CTRL_8MODE0x8#define

ADS7843_CTRL_SER0x4#define

ADS7843_CTRL_DFR0x0#define

ADS7843_CTRL_DISPWD0x3//

Disable

power

down#define

ADS7843_CTRL_ENPWD0x0//

enable

power

down#define

ADS7843_PIN_CS(1<<6)//GPF6#define

ADS7843_PIN_PEN(1<<5)//GPG5//#define

ADS7843_PIN_BUSY(1<<6)/////////觸摸屏動作////////#define

TCHSCR_ACTION_NULL0#defineTCHSCR_ACTION_CLICK1//觸摸屏單擊#define

TCHSCR_ACTION_DBCLICK2//觸摸屏雙擊#define

TCHSCR_ACTION_DOWN3//觸摸屏按下#define

TCHSCR_ACTION_UP4//觸摸屏抬起#define

TCHSCR_ACTION_MOVE5//觸摸屏移動#define

TCHSCR_IsPenNotDown()(rPDATG&ADS7843_PIN_PEN)

void

TchScr_init(void);void

TchScr_GetScrXY(int

*x,

int

*y);*y)的結(jié)構(gòu)1讀取觸摸點坐標1本節(jié)提要1254669基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計3

I/O接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計以太網(wǎng)接口的基本知識■1、傳輸編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼1以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)MAC層物理傳輸幀（IIEEEEEE880022..33））PR1SDDASATYPEDATAPADFCSPR：56位同8步位步位4，8位收發(fā)48雙位方的1的6位時鐘不同超步過，1也5也00指字明節(jié)傳輸?shù)目伤龠x率（3120位M、100M）

SD：分隔位,表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù),而不是同步時鐘DA：目的地址,以太網(wǎng)的地址為48位地址。如果為都為F,則是廣播地址SA：源地址,48位,表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個網(wǎng)卡發(fā)的,即發(fā)送端網(wǎng)卡地址TYPE：類型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型。如：0800H表示數(shù)據(jù)為IP包，0806H表示數(shù)據(jù)為ARP包，814CH是SNMP包，8137H為IPX/SPX包DATA：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過1500字節(jié)。PAD：填充位。以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于60字節(jié),當數(shù)據(jù)段不足46字節(jié)時，后面補000000.....(當然也可以補其它值)FCS:

32位CRC數(shù)據(jù)校驗位。該校驗由網(wǎng)卡自動完成1以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點PR,SD,PAD,FCS這幾個數(shù)據(jù)段是由網(wǎng)卡自動產(chǎn)生的；只需要理解DA、SA、TYPE、DATA四個段的內(nèi)容所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開始(傳輸?shù)奈涣魇褂寐鼜厮固鼐幋a)以太網(wǎng)的沖突退避算法是由硬件自動執(zhí)行的DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小為60字節(jié),最大為1514字節(jié)以太網(wǎng)卡可以接收三種地址的數(shù)據(jù)，一個是廣播地位，一個是多播地址(在嵌嵌入式的以太網(wǎng)方案1嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）對嵌入式處理器沒有特殊要求，通用性強處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過外部總線，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò)帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器處理器面向網(wǎng)絡(luò)應用處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過內(nèi)部總線，速度快RTL8019的原理框圖11嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡一直是個主要的原則。RTL8019AS作為網(wǎng)卡，時需要一片EEPROM作為配置存儲器，來確定通訊的端口地址，中斷地址，網(wǎng)卡的物理地址，工作模式，制造廠商等信息；而在嵌入式系統(tǒng)中，可以使用RTL8019AS的默認配置和一些管腳作為網(wǎng)卡的初始化方法。這樣可以節(jié)省配置存儲1基于RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計1

RTL8019AS的初始化RTL8019支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)卡的外設(shè)通常是不經(jīng)常插拔的，所以，為了系統(tǒng)的精簡，配置RTL8019為非即插即用模式。有著固定的中斷，有著固定的端口地址，假設(shè)是端口是0x300（這里的端口是相對

于ISA總線來說的端口，對于ARM的總線，需要重新計算地址）。這些配置可以通過

RTL8019的外部管腳，在系統(tǒng)上電復位的

時候，自動配置起來。關(guān)于RTL8019的RAM1RTL8019含有16K字節(jié)的RAM，地址為

0x4000-0x7fff(指的是RTL8019內(nèi)部的存儲地址，是RTL8019工作用的存儲器，可以通過遠程DMA訪問），每256個字節(jié)稱為一頁，共有64頁。頁的地址就是地址的高

8位，頁地址為0x40--0x7f。這16k的ram的一部分用來存放接收的數(shù)據(jù)包，一部分用來存儲待發(fā)送的數(shù)據(jù)包2

通過RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)1作為一個集成的以太網(wǎng)芯片，數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗，總線數(shù)據(jù)包的碰撞檢測與避免是由芯片自己完成的。我們只需要配置發(fā)送數(shù)據(jù)的物理層地址的源地址、目的地址、數(shù)據(jù)包類型以及發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以了。3、通過RTL8019AS接收數(shù)據(jù)1在RTL8019的初始化程序中已經(jīng)設(shè)置好了接收緩沖區(qū)的位置，并且配置好了中斷的模式。當有一個正確的數(shù)據(jù)包到達的時候，RTL8019會產(chǎn)生一個中斷信號，在

ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的接收比較簡單，即通過遠端

DMA把數(shù)據(jù)從RTL8019的RAM空間讀回ARM中處理。TCP/IP

協(xié)議的層次1應用層(Application)BSD套接字(BSD

Sockets)傳輸層(Transport)TCP、UDP網(wǎng)絡(luò)層(Network)IP、ARP、ICMP、IGMP數(shù)據(jù)鏈路層(Data

Link)IEEE802.3

Ethernet

MAC物理層(Physical)1嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)議ARP(Address

Resolation

Protocol)地址解析協(xié)議ICMP

(Internet

Control

MessagesProtocol)網(wǎng)絡(luò)控制報文協(xié)議（用來與其它主機交換錯誤報文和其它重要信息，常用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具ping和traceroute)■IP(InternetProtocol)網(wǎng)際協(xié)議

TCP(Transfer

Control

Protocol)傳輸控制協(xié)議UDP(User

Datagram

Protocol)ARP地址解析協(xié)議1網(wǎng)絡(luò)層用32bit的IP地址來標識不同的主機，而鏈路層使用48bit的物理（MAC）地址來標識不同的以太網(wǎng)接口。只知道目的主機的IP地址并不能發(fā)送數(shù)據(jù)幀給它，必須知道目的主機網(wǎng)絡(luò)接口的MAC地址才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀。ARP的功能是實現(xiàn)從IP地址到對應物理地址的轉(zhuǎn)換。源主機發(fā)送一份包含目的主機IP地址的ARP請求數(shù)據(jù)幀給網(wǎng)上的每個主機,稱作ARP廣播，目的主機的ARP收到這份廣播報文后，識別出這是發(fā)送端在尋問它的IP地址，于是發(fā)送一ICMP網(wǎng)絡(luò)控制報文協(xié)議1IP層的附屬協(xié)議，IP層用它來與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要控制信息?！鯥CMP報文是在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)部被傳輸?shù)?。兩個實用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具，Ping和Traceroute(Tracert)，都是利用該協(xié)議工作的。IP網(wǎng)際協(xié)議1IP工作在網(wǎng)絡(luò)層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。所有的TCP，UDP，ICMP以及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)包格式傳輸。IP數(shù)據(jù)包最長可達65535字節(jié),其中報頭占32

bit的數(shù)目。包含各32

bit的源IP地址和目的IP地址。在嵌入式應用中，簡化設(shè)計，IP數(shù)據(jù)包長度等于數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)長度。TCP傳輸控制協(xié)議1TCP是一個面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議。TCP為兩臺主機提供高可靠性的端到端數(shù)據(jù)通信。主要包括:發(fā)送方把應用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊，并添加附加信息（TCP頭），包括順序號，源、目的端口，控制、糾錯信息等字段，稱為TCP數(shù)據(jù)包。并將TCP數(shù)據(jù)包交給下面的網(wǎng)絡(luò)層處理。接受方確認接收到的TCP數(shù)據(jù)包，重組并將數(shù)據(jù)送往高層。UDP協(xié)議1UDP是一種無連接不可靠的傳輸層協(xié)議。把應用程序傳來的數(shù)據(jù)加上UDP頭（包括端口號，段長等字段），作為UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，但是并不保證它們能到達目的地?？煽啃杂蓱脤觼硖峁＞拖蟀l(fā)送一封寫有地址的一般信件，卻不保證它能到達?；贏RM和uCOS-II的TCP/IP協(xié)議1向ARM和uC/OS移植一個TCP/IP協(xié)議棧采用uC/OS自帶的TCP/IP協(xié)議棧BSD套接字(BSD

Sockets)1BSDSockets使用的最廣泛的網(wǎng)絡(luò)程序編程方法，主要用于應用程序的編寫，用于網(wǎng)絡(luò)上主機與主機之間的相互通信UNIX,Linux,VxWorks均支持BSDSockets，Windows的Winsock基本上是來自BSD

SocketsSocket分為Stream

Sockets和DataSocketsStream

Sockets是可靠性的雙向數(shù)據(jù)傳輸，使用TCP協(xié)議套接字的使用1UDP服務(wù)器端和一個UDP客戶端通信的程序過程創(chuàng)建一個SocketsFd

=socket

(AF_INET,

SOCK_DGRAM,

0)把Socket和本機的IP,UDP口綁定bind

(sFd,

(struct

sockaddr

*)

&serv