一種嵌入式電網(wǎng)監(jiān)測儀的實現(xiàn)方案

　　2.2 改寫操作系統(tǒng)相關的函數(shù)

　　sys_arch.c中具有與操作系統(tǒng)相關的一些結構和函數(shù)，主要可以分為三個部分。

　?。?）進程間通信的函數(shù)

　　函數(shù)sys_sem_new（ ）、sys_sem_free（ ）、sys_sem_signal（ ）、sys_arch_sem_wait（ ）、sys_mbox_new（ ）、sys_mbox_free（ ）、sys_mbox_post（ ）、sys_arch_mbox_fetch（ ）的功能在μC/OS-II中基本都有，但要注意這里的mbox要用μC/OS-II中的消息隊列實現(xiàn)。但是，μC/OS-II沒有對消息隊列中的消息進行管理，因此不能直接使用，必須在μC/OS-II的基礎上重新實現(xiàn)。而有一些mbox只可能有一個消息，可以用郵箱實現(xiàn)。另外函數(shù)sys_sem_free（ ）和sys_mbox_free（ ）不易實現(xiàn)，可以采用從空閑隊列中動態(tài)分配和回收的方法。

　　（2）sys_arch_timeout（ ）

　　LwIP中每個與外界網(wǎng)絡連接的線程都有自己的timeout屬性，即等待超時時間。這個屬性表現(xiàn)為：每個線程都對應一個sys_timeout結構體隊列，包括這個線程的timeout時間長度以及超時后應調(diào)用的timeout函數(shù)，該函數(shù)可以做一些釋放連接和回收資源的工作。如果一個線程對應的sys_timeout為空（NULL），說明該線程會對連接做永久的等待。

　　（3）sys_thread_new（ ）

　　LwIP可以是單線程運行，即只有一個tcpip線程（tcpip_thread），負責處理所有的tcp/ucp連接，各種網(wǎng)絡程序都通過tcpip線程與網(wǎng)絡交互。但LwIP也可以多線程運行，以提高效率，降低編程復雜度。

　　創(chuàng)建新線程的函數(shù)為：

　　void sys_thread_new（void（*thread）（void*arg），void*arg）

　　在μC/OS-II中，沒有線程（thread）的概念，只有任務（task）。它已經(jīng)提供了創(chuàng)建新任務的系統(tǒng)API調(diào)用OSTask-Create。因此，只要把OSTaskCreate封裝一下，就可以實現(xiàn)sys_thread_new。需要注意的是：LwIP中的thread并沒有μC/OS-II中優(yōu)先級的概念，實現(xiàn)時要由用戶事先為LwIP中創(chuàng)建的線程分配好優(yōu)先級。

　　2.3 lib_arch中庫函數(shù)的實現(xiàn)

　　在ARM SDT 2.開發(fā)環(huán)境下，gcc編譯器的lib庫里已經(jīng)有了LwIP協(xié)議棧中系統(tǒng)CPU或編輯器有關的外部函數(shù)：strlen（ ）、strcmp（ ）、bcopy（ ）、bzero（ ），只需要編寫htons（ ）、ntohs（ ）、htonl（ ）、ntohl（ ）即可。

　　3 網(wǎng)絡設備驅動程序

　　基于RTL8019AS網(wǎng)絡芯片驅動的編寫，主要是進行相關寄存器的設置。LwIP協(xié)議棧中，網(wǎng)絡接口層負責接收上層的IP數(shù)據(jù)報，裝配成不完整的物理幀后復制到控制器片內(nèi)RAM中，并通過控制器發(fā)送到傳輸介質上，發(fā)送時由控制器裝配成完整的物理幀；或者將控制器中緩存的接收到的物理幀先復制到系統(tǒng)內(nèi)存，然后抽出IP數(shù)據(jù)報，交給IP層進行處理。修改ethernetif.c文件，實現(xiàn)底層的輸入輸出。

　　RTL8019AS是一種全雙工即插即用的以太網(wǎng)控制器，它在一塊芯片上集成了RTL8019內(nèi)核和一個16KB的SDRAM存儲器。它兼容RTL8019控制軟件和NE2000 8bit或16bit的傳輸，支持UTP,AUI,BNC和PNP自動檢測模式，支持外接閃爍存儲器讀寫操作，支持I/O口地址的完全解碼，具有LED指示功能。

　　3.1 網(wǎng)卡初始化函數(shù)

　　void ethernetif_init（struct netif*netif）用于初始化網(wǎng)卡，在程序啟動之初被調(diào)用。這里主要完成網(wǎng)卡的復位操作以及通過對各個寄存器賦值，確定網(wǎng)卡的工作方式等。

　　3.2 網(wǎng)卡發(fā)送函數(shù)

　　函數(shù)err_t ethernetif_output（struct netif*netif，struct pbuf*p，struct ip_addr*ipaddr）為IP層傳來的IP報文加上以太網(wǎng)包頭并通過網(wǎng)絡接口發(fā)送。RTL8019AS使用遠端DMA將封裝好的以太網(wǎng)包寫到RTL8019AS內(nèi)部的雙口RAM的發(fā)送緩沖環(huán)中，然后啟動本地DMA，網(wǎng)卡自動發(fā)送緩沖環(huán)里的數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)。

　　發(fā)送過程有三個步驟：數(shù)據(jù)包的封裝；通過遠程DMA將數(shù)據(jù)包送到數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)；通過RTL8019的本地DMA將數(shù)據(jù)送入FIFO進行發(fā)送。

　　3.3 網(wǎng)卡接收函數(shù)

　　函數(shù)void ethernetif_input（struct netif*netif）從網(wǎng)絡接口接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包并把其中的IP報文向IP層發(fā)送。網(wǎng)卡對于以太網(wǎng)上目的地為該網(wǎng)卡的包會自動啟動本地DMA接收數(shù)據(jù)，并存放在RTL8019AS芯片內(nèi)部RAM的接收緩沖環(huán)中，然后以中斷的方式通知CPU。此時該函數(shù)使用遠端DMA接收數(shù)據(jù)到系統(tǒng)的RAM當中。

　　3.4 中斷處理函數(shù)

　　void ethernetif_isr（void）處理網(wǎng)卡相關的中斷，RTL8019AS接收到數(shù)據(jù)后，就通過中斷入口把接收數(shù)據(jù)的工作交給函數(shù)ethernetif_input（）來處理。

　　在實時多任務環(huán)境中，一般采用中斷方式處理RTL8019AS的收發(fā)。圖1是一個典型中斷處理程序（ISR）的流程。當主程序響應RTL8019AS的中斷時，ISR的入口將根據(jù)讀取的中斷狀態(tài)寄存器（ISR）的值來確定程序的走向。