嵌入式系統是指將應用程序操作系統與計算機硬件集成在一起的系統它以應用為中心以計算機技術為基礎,而且軟硬件可以裁剪,因而是能滿足應用系統對功能可靠性成本體積和功耗的嚴格要求的專用計算機系統。

本文給出一種適合于中/低端應用的通信平臺設計方案,它可支持Ethernet網絡之間的數據傳輸,并且具有RS232RS485 USB等接口

文中圍繞嵌入式uClinux環境設計了基于嵌入式通信微處理器S3C44B0X的硬件通信平臺,從而實現了嵌入式Socket通信

1 嵌入式網絡通信系統結構

作為一類特殊的計算機系統, 嵌入式系統通常由嵌入式處理器嵌入式外圍設備嵌入式操作系統和嵌入式應用軟件等幾大部分組成嵌入式處理器是嵌入式系統的核心部件,它可分為嵌入式微處理器嵌入式微控制器嵌入式DSP(DigitalSignal Processor)和高度集成的嵌入式SoC(System on Chip)嵌入式外圍設備是指嵌入式硬件系統中除中心控制部件以外的存儲通信保護調試顯示等其它輔助部件嵌入式操作系統一般在比較大型或需要多任務的應用場合才考慮使用,它可方便嵌入式應用軟件的設計,大大提高嵌入式系統的功能,但同時也要占用寶貴的嵌入式資源嵌入式應用軟件和普通的應用軟件有一定的區別,它是針對特定的實際專業領域基于相應的嵌入式硬件平臺能完成用戶預期任務的計算機軟件

嵌入式處理器有許多種流行的處理器核,本文主要介紹采用Samsung公司基于ARM公司32位RISC的ARM7TDMI核的S3C44B0X處理器來進行Socket通信的軟硬件平臺的設計和實現方法

S3C44B0X是高性價比高性能的微控制器,它采用ARM7TDMI核,可工作在66MHzARM7TDMI是一種32位嵌入式RISC處理器,但也配備了16位壓縮指令集Thumb它支持片上調試,允許處理器響應調試請求暫停,芯片內的增強型乘法器(multiplier)可進行兩個32位數相乘從而直接產生64位結果,也可為嵌入式ICE硬件提供片上斷點和調試點支持此外,它還可以提供三級流水線及馮?諾依曼結構實際上,S3C44B0X已在ARM7TDMI內容基礎上擴展了一系列完整的通用外圍器件圖1所示是一種嵌入式網絡通信系統的硬件體系結構

2 外圍電路設計

作為優秀的網絡控制器,基于S3C44B0X處理器的系統必須要有一個與之匹配的控制芯片這里,筆者選用了Cirruslogic公司的CS8900ACS8900A是一個單芯片全雙工的以太網解決方案,片內集成了用于完成以太網電路所必需的所有模擬和數字電路圖2為系統中的CS8900A以太網接口電路圖中的信號發送和接收端通過網絡隔離變壓器和RJ45接口接入傳輸媒體另外,為了系統能夠正常工作,還需要外接一個20MHz的晶振

3 基于uCliunx的Socket通信

本系統的軟件是基于嵌入式操作系統uClinux而設計的uClinux是一個完全符合GNU/GPL公約的操作系統,它與UNIX系統兼容,其代碼完全開放uClinux是在標準Linux基礎上進行適當裁剪和優化后的操作系統,uClinux是一個高度優化代碼緊湊的Linux的嵌入式子集雖然體積很小,但仍然保留了Linux的大多數優點,如:穩定良好的移植性;優秀的網絡功能;對各種文件系統的完備支持,以及標準豐富的API等uClinux是專門面向沒有存儲器管理單元(MMU)的處理器的嵌入式操作系統,并且專為嵌入式系統做了許多小型化工作,它可以直接在Flash上運行,也可以加載到內存中運行u-Cliunx帶有一個完整的TCP/IP協議,同時也支持其他許多網絡協議,對于嵌入式系統來說,它是一個網絡完備的操
作系統,因此得到了廣泛的應用

為了實現基于uClinux的應用系統的開發,建立或擁有一個完備的uCliunx開發環境是十分必要的基于uClinux操作系統的應用開發環境一般由目標系統硬件開發板和宿主PC機構成3通常需在安裝有Linux的宿主PC機上安裝交叉編譯器,以把用戶應用程序編譯成目前uClinux只支持的flat格式的可執行文件和編譯操作系統內核目標硬件開發板用于運行操作系統和系統應用軟件目標硬件開發板和PC宿主機之間一般通過串口并口或以太網接口來建立連接本文Socket通信使用的軟件開發及仿真環境如圖3所示



Socket即“套接字”,表示網絡通信進程的ID最常用的有流式套接字和數據報套接字兩種在Linux中,分別稱為“SOCK STREAM”和“SOCKDGRAM”經裁剪的uClinux保留了Linux中的大部分Socket庫函數基于S3C44B0X處理器的嵌入式Socket通信所要調用的主要庫函數如下:

(1)socketint socket(int domain int type int proto-col)

此函數用來建立一個新的socket,以通知系統建立一個通信端口函數中的domain參數用于指定使用何種地址類型;type參數用于指定套接字類型;protocol參數通常為0,表示使用默認協議