基于AVR单片机的多任务嵌入式Internet系统设计

文章摘要：为了增强移植性，LwIP专门把和操作系统有关的数据结构和函数放在一起组成操作系统封装层，为诸如定时、进程同步和消息传递等操作系统服务提供统一的接口，移植时仅需针对不同的操作系统来实现特定的操作系统封装层，这些是由sys_arch.h和sys_arch.c实现的。其中sys_arch.h主要定义与操作系统相关的数据结构——信号量、邮箱和进程号，这些在uC/OS-II中都有对应的实体，要注意的是LwIP中的邮箱对应于uC/OS-II中的消息队列。 sys_arch.c中要实现和操作系统有关函数的定义，包括系统的初始化以及信号和邮箱的操作——创建、删除、投递和等待，这些功能只需要用uC/OS-II中

基于AVR单片机的多任务嵌入式Internet系统设计,标签：单片机开发,单片机原理,单片机教程,http://www.88dzw.com

　　为了增强移植性，LwIP专门把和操作系统有关的数据结构和函数放在一起组成操作系统封装层，为诸如定时、进程同步和消息传递等操作系统服务提供统一的接口，移植时仅需针对不同的操作系统来实现特定的操作系统封装层，这些是由sys_arch.h和sys_arch.c实现的。其中sys_arch.h主要定义与操作系统相关的数据结构——信号量、邮箱和进程号，这些在uC/OS-II中都有对应的实体，要注意的是LwIP中的邮箱对应于uC/OS-II中的消息队列。

　　sys_arch.c中要实现和操作系统有关函数的定义，包括系统的初始化以及信号和邮箱的操作——创建、删除、投递和等待，这些功能只需要用uC/OS-II中相应的函数进行重新封装即可。另外，TCP/IP协议栈中需要许多定时器的功能，这在LwIP中是用sys_timeout结构体队列和相应的函数实现的 。每个sys_timeout结构体包括本线程的timeout时间长度，以及超时后的回调处理函数。sys_arch.c中sys_arch_timeouts（）函数的功能就是返回当前进程所对应的sys_timeout结构体队列的头指针。本系统用的方法是在系统初始化的时候根据最大的LwIP进程数创建一个sys_timeout结构体指针的数组，以后每创建一个LwIP进程其优先级都从一个连续的已知区间进行分配，sys_arch_timeouts（）函数通过调用OSTaskQuery（）函数获得进程的优先级进而获得对应的sys_timeout结构体队列的头指针。

4.2 RTL8019AS驱动程序的编写

　　RTL8019AS驱动程序做的工作主要是8019AS的初始化、发送和接收以太网数据包。

　　初始化函数rtl8019_init（）是在添加以太网络接口时由netif_add（）函数调用，调用过程中首先初始化此接口对应的全局网络接口结构体，然后设置8019AS的各功能寄存器 。初始化完8019AS之后调用arp_init（）函数启动ARP功能，然后用sys_timeout（）函数启动ARP缓冲列表生命周期的定时器。

　　数据包的发送首先从ARP缓冲队列中查找目的MAC地址，然后构造以太网数据帧的头部，最后调用底层的发送函数low_level_output（）将数据帧发送出去。如果找不到对应的IP/MAC项，发送ARP请求数据帧。数据包的接收由中断处理函数rtl8019_ISR（）调用，它的执行过程是先调用最底层的接收函数low_level_input（）从8019AS中接收数据帧，如果接收的是IP数据包，则更新ARP缓冲队列并把数据包传给网络接口结构指定的函数进行处理。如果接收的是ARP数据包，则调用etharp_arp_input（）函数处理。为了提高性能，最底层的接收发送函数采用的都是8019AS的远程DMA工作方式 。

5 总结

　　嵌入式设备与Internet的结合代表着嵌入式系统的未来发展方向，目前已有不少科研机构和公司纷纷加入了嵌入式Internet技术的研究行列。在这种背景之下，本文设计了一种基于8位AVR单片机的多任务嵌入式Internet系统平台，并且已经应用在研究课题“低码率视频信号的网络传输”系统中，对于嵌入式Internet技术的推广应用具有参考意义。本文作者创新点：将实时嵌入式操作系统和轻型TCP/IP协议栈结合起来，应用在8位AVR单片机上，实现了低成本的多任务嵌入式网络系统平台。

（魏强 李欣）

上一页  [1] [2] [3]