ARM9 AT91RM9200T實現的嵌入式網絡通訊

1 引言

當今時代設備網絡化是當今科技發(fā)展的趨勢。如何使用嵌入式系統(tǒng)將設備的遠程控制、數據的遠程傳輸數據轉發(fā)到網絡上呢？這里設計的是一個信息電器網絡接口模塊，并構建一個實現特定功能的嵌入式Web服務器，它可以對遠程設備進行監(jiān)控，用戶可通過網絡遠程訪問Web服務器來實現數據的采集和歷史數據的查詢，也可以通過各種接口對信息家電進行控制。另外，還可以根據需要添加新的控制功能， 而不需對Web服務器的框架進行大的改動。

2 硬件設計

本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產的微處理器AT91RM9200T 。其處理速度可達200MIPS，同時它也具有USB、Earthnet、支持RS485的紅外串口、IIC、SPI、SSC等豐富的片內資源。網口控制芯片DM9161， SDRAM和Flash接口。系統(tǒng)的硬件結構框架如圖1所示。

2.1 AT91RM9200T簡介

AT91RM9200T是英國ATMEL公司出品的一款工業(yè)級ARM9微處理器，處理速度可達200MIPS。其集成了USB 2.0 全速主機和設備端口及與10/100 Base-T 以太網媒體訪問控制器(MAC)。

2.2存儲器接口電路

存儲器接口電路包括兩個方面：一是RAM接口，主要存儲數據，采用PCI接口方式；二是Flash接口，主要存儲操作系統(tǒng)及應用軟件，采用并口形式與CPU相連。

2.2.1 Flash 存儲器接口電路

Flash 在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些系統(tǒng)掉電后要保存的數據。本系統(tǒng)采用Intel 公司生產的NOR flash，與NAND flash 相比，它的優(yōu)點是可以直接從flash中運行程序，但是工藝復雜，價格比較貴。

2.2.2 SDRAM 接口電路

SDRAM 是高速的動態(tài)隨機存取存儲器，在系統(tǒng)中主要用作程序的運行空間、數據及堆棧區(qū)。與Flash 存儲器相比較，SDRAM 不具有掉電保持數據的特性，但其存取速度大大高于Flash 存儲器，且具有讀/寫的屬性。

本系統(tǒng)采用兩片HY57V641620 并聯(lián)構成32 位的SDRAM 存儲系統(tǒng)，一片為高16 位，另一片為低16位。兩片HY57V641620 的CLK 端接的SDCLK 端、CLE 端接AT91RM9200的 CLE 端。

3 軟件設計

本系統(tǒng)采用Linux 作為操作系統(tǒng)。Linux具有以下特點：

(1)采用階層式目錄結構，文件歸類清楚、容易管理；

(2) 支持多種文件系統(tǒng)，如FAT16,FAT32,NTFS等；

(3)具備高度移植性。

3．1 網絡程序的設計

3.1.1 Linux 下的網絡編程協(xié)議分析

Linux 下的TCP/IP 網絡協(xié)議棧的各層之間的通訊是通過一系列互相連接層的軟件來實現的，結構層次如圖2 所示。

其中socket 層由專門用來處理Socket 的通用套接字管理軟件處理。

網絡程序是由客戶端和服務器端兩部分組成。服務器端建立步驟為socket-->bind-->listen-->accept。客戶端socket-->connect。Linux通過套結字socket和其他函數的調用進行網絡通訊。以下是網絡程序部分函數：

3.2 Linux中網絡通信編程的實現

在編寫網絡應用程序時，需注意計算機中的數據存儲有兩種字節(jié)優(yōu)先順序：高位字節(jié)優(yōu)先和低位字節(jié)優(yōu)先。在互聯(lián)網上，是以高位字節(jié)優(yōu)先順序傳輸數據的。

下面給出部分Linux下網絡通信應用程序的源代碼實例。

int main() 函數中部分代碼如下：

其中，使用庫函數inet_pton()將輸入的字符串IP轉換為connect函數可識別的整數uiip。

4 結束語

本設計已在ARM9開發(fā)板上實現了基于嵌入式網關的嵌入式系統(tǒng)網絡通訊。它結合目前飛速發(fā)展的32位嵌入式技術，采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，應用豐富，內嵌嵌入式Web服務器，用于遠程控制、設置、和監(jiān)視設備的狀態(tài)。通過以太網實現嵌入式系統(tǒng)與網絡服務器的信息傳遞以及音頻、視頻等占用大量帶寬的數據的傳輸，將以前單片機時代的低速傳輸模式升級為使用100M帶寬的TCP/IP網絡進行通信。開發(fā)者可根據實際情況編寫上層應用軟件，即可解決大多數的工控設備和通訊設備的網絡通訊問題，實現“嵌入式Internet”。