基于LPC2364的串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口專用協(xié)議卡的研制
摘要:給出了采用LPC2364芯片為處理器,并利用以太網(wǎng)中TCP協(xié)議來設(shè)計串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式轉(zhuǎn)換的一種設(shè)計方法。該方法中的軟件采用FreerRtos實(shí)時多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)和uIP協(xié)議棧來實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)口數(shù)據(jù)通訊兩項(xiàng)任務(wù)。文中同時給出了系統(tǒng)框圖和主程序流程圖。
關(guān)鍵詞:TCP/IP協(xié)議;LPC2364;uIP;FreeRTOS;串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口
O 引言
串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊是一個可以讓串口設(shè)備立即具備聯(lián)網(wǎng)能力的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。它具有1個可選擇界面串口和1個TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口,可讓串口設(shè)備立即連接網(wǎng)絡(luò)。從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備完全自動化聯(lián)網(wǎng)管理。該模塊體積小,非常容易整合在系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi),而且可以適應(yīng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。為此,本文給出了采用LPC2364、DP83848C、SP3485和H2019等芯片構(gòu)成一個串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。
1 uIP介紹
uIP是由瑞典計算機(jī)科學(xué)學(xué)院(網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)小組)的Adam Dunkels開發(fā)的一種軟件協(xié)議棧。該協(xié)議棧的源代碼由C語言編寫,并完全公開。uIP協(xié)議棧去掉了完整的TCP/IP中不常用的功能,簡化了通訊流程,但保留了網(wǎng)絡(luò)通信必須使用的協(xié)議。它把設(shè)計重點(diǎn)放在了IP/TCP /ICMP/UDP/ARP這些網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層協(xié)議上,故可保證其代碼的通用性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
由于uIP協(xié)議棧是專門為嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計的。因此,uIP還具有如下優(yōu)越功能:
◇代碼非常少,其協(xié)議棧代碼不到6K,很方便閱讀和移植。
◇占用的內(nèi)存數(shù)非常少,RAM占用僅幾百字節(jié)。
◇其硬件處理層、協(xié)議棧層和應(yīng)用層共用一個全局緩存區(qū),且不存在數(shù)據(jù)的拷貝,發(fā)送和接收都是依靠這個緩存區(qū),故可極大地節(jié)省空間和時間。
◇支持多個主動連接和被動連接并發(fā)。
◇源代碼中提供的實(shí)例程序包括web服務(wù)器、web客戶端、電子郵件發(fā)送程序(SMTP客戶端)、Telnet服務(wù)器、DNS主機(jī)名解析程序等。而且通用性強(qiáng),移植后基本不用修改就可以通過。
◇對數(shù)據(jù)的處理采用輪循機(jī)制,不需要操作系統(tǒng)的支持。
由于uIP對資源的需求較少且移植很容易,因此,大部分具有小RAM的微控制器都可以使用uIP協(xié)議棧。
2 FreeRTOS介紹
FreeRTOS是一款可移植且源代碼開放的微型實(shí)時內(nèi)核??蔀槎喾N不同的處理器架構(gòu)和開發(fā)工具提供移植包。每個官方移植包都包含一個配置好的應(yīng)用范例,可用來展示內(nèi)核特性,加快學(xué)習(xí)進(jìn)程。
FreeRTOS是一種專為小型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的,可擴(kuò)展的實(shí)時內(nèi)核。其亮點(diǎn)在于其設(shè)計遵循小型、簡單、易用的原則,同時可支持任務(wù)(tasks)和協(xié)程(co-routines)以及隊列、二進(jìn)制信號量、計數(shù)信號量、遞歸信號量和互斥量等,可用于任務(wù)之間、任務(wù)和中斷之間的通信和同步。
3 串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊使用到的芯片有LPC2364、DP83848C、SP3485和H2019,其系統(tǒng)的硬件電路圖如圖1所示。
4 串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊的軟件實(shí)現(xiàn)
本串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊的軟件需要建立兩個任務(wù),一是初始化,二是任務(wù)調(diào)度。其中初始化包括時鐘初始化,協(xié)議棧初始化,IP地址初始化,網(wǎng)關(guān)地址初始化,子網(wǎng)掩碼初始化,網(wǎng)口初始化。串口初始化等。其主函數(shù)代碼如下:
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