基于ENC28J60+AS3990的網(wǎng)絡(luò)UHF讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)

圖3  網(wǎng)卡芯片接口電路

2  軟件設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)器軟件設(shè)計(jì)包括μC/OSII移植、LwIP協(xié)議棧移植、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序的編寫(xiě)4個(gè)部分。軟件設(shè)計(jì)整體框架如圖4所示。

2.1  μC/OSII移植

操作系統(tǒng)移植是LwIP協(xié)議棧移植和應(yīng)用程序編寫(xiě)的基礎(chǔ)[3],其在LPC2138上的移植內(nèi)容包括：

① 完成操作系統(tǒng)所需的基本配置和數(shù)據(jù)類(lèi)型定義、開(kāi)關(guān)中斷函數(shù)文件OS_CPU.H的編寫(xiě)。

② 在文件OS_CPU.C完成堆棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit（）函數(shù)，并根據(jù)自身需求編寫(xiě)相關(guān)Hook函數(shù)。

③ 利用文件OS_CPU_A.S完成啟動(dòng)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的函數(shù)OSStartHighRdy、任務(wù)切換函數(shù)OSCtxSw、中斷級(jí)任務(wù)切換函數(shù)OSIntCtxSw、系統(tǒng)時(shí)鐘中斷服務(wù)函數(shù)OSTickISR的編寫(xiě)。

④ 初始化定時(shí)器0,為系統(tǒng)提供時(shí)鐘。

2.2  LwIP協(xié)議棧移植

① 完成LwIP協(xié)議內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義，如u8_t、s8_t、u16_t、u32_t等。這樣使得協(xié)議棧內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)類(lèi)型不再受移植平臺(tái)處理器和編譯器的影響，增強(qiáng)了協(xié)議棧的可移植性。移植時(shí)，根據(jù)編譯器和移植平臺(tái)事先定義好這些數(shù)據(jù)類(lèi)型，定義如下：

typedef unsignedcharu8_t;//定義8位無(wú)符號(hào)整數(shù)

typedef signedchars8_t;//定義8位帶符號(hào)整數(shù)

typedef unsignedshortu16_t;//定義16位無(wú)符號(hào)整數(shù)

typedef signedshorts16_t;//定義16位帶符號(hào)整數(shù)

typedef unsignedintu32_t;//定義32位無(wú)符號(hào)整數(shù)

typedef signedints32_t;//定義32位帶符號(hào)整數(shù)

② 定義臨界區(qū)保護(hù)函數(shù)用于開(kāi)關(guān)中斷，定義結(jié)構(gòu)體封裝宏以避免編譯器地址自動(dòng)對(duì)齊。LwIP的實(shí)現(xiàn)基于這樣一種機(jī)制，即上層協(xié)議已經(jīng)明確知道了下層所傳上來(lái)的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上層直接使用地址計(jì)算得到想要的數(shù)據(jù)，而避免了數(shù)據(jù)遞交時(shí)的復(fù)制與緩沖。所以需定義結(jié)構(gòu)體封裝宏，禁止編譯器的地址自動(dòng)對(duì)齊以防止數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被打亂。

③ 實(shí)現(xiàn)與信號(hào)量和郵箱操作相關(guān)的函數(shù)[5],比如建立、刪除、等待、釋放等。LwIP使用郵箱和信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用程序與協(xié)議棧間、下層硬件驅(qū)動(dòng)與協(xié)議棧間的信息交互。這些函數(shù)可以通過(guò)調(diào)用μC/OSII提供的信號(hào)量、郵箱函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

④ 實(shí)現(xiàn)一個(gè)與等待超時(shí)相關(guān)的函數(shù)sys_arch_timeouts.該函數(shù)能夠返回當(dāng)前協(xié)議棧超時(shí)事件鏈表的首地址。在初始化LwIP進(jìn)程時(shí)，會(huì)同時(shí)初始化一些超時(shí)事件，如ARP超時(shí)、TCP超時(shí)等，當(dāng)某些事件等待超時(shí)后，協(xié)議棧會(huì)自動(dòng)調(diào)用一些超時(shí)處理函數(shù)作相關(guān)處理，以滿(mǎn)足TCP/IP協(xié)議棧的需求。

⑤ 實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程的函數(shù)，可以通過(guò)操作系統(tǒng)提供的OSTaskCreate函數(shù)完成。

2.3  網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)

網(wǎng)卡芯片生產(chǎn)廠商一般都提供了豐富的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，對(duì)這些接口函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的封裝，將接收到的數(shù)據(jù)包封裝為L(zhǎng)wIP協(xié)議棧熟悉的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將發(fā)送的數(shù)據(jù)包封裝為芯片熟悉的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。發(fā)送數(shù)據(jù)包和接收數(shù)據(jù)包的函數(shù)需要被實(shí)現(xiàn)。芯片與控制器LPC2138接口定義如下：

#defineSPI_SCK（0x01﹤﹤4） //P0.4

#defineSPI_MISO（0x01﹤﹤5） //P0.5

#defineSPI_MOSI（0x01﹤﹤6） //P0.6

#defineENC28J60_CS（0x01﹤﹤8） //P0.8

#defineENC28J60_INT（0x01﹤﹤9） //P0.9

2.4  應(yīng)用程序編寫(xiě)

基于多任務(wù)環(huán)境，在讀寫(xiě)器上創(chuàng)建兩個(gè)任務(wù)：一個(gè)為HTTP服務(wù)器任務(wù)，此時(shí)讀寫(xiě)器可看作是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，它可以響應(yīng)遠(yuǎn)程的瀏覽器連接請(qǐng)求，并返回Html數(shù)據(jù)至瀏覽器上，這樣就可以遠(yuǎn)程獲取讀寫(xiě)器狀態(tài)；另一個(gè)為讀寫(xiě)器的讀寫(xiě)任務(wù)，此時(shí)讀寫(xiě)器作為一個(gè)客戶(hù)端使用，它需要連接到遠(yuǎn)程的控制服務(wù)器，接收服務(wù)器的配置或控制命令，以響應(yīng)并進(jìn)行相關(guān)操作，最后返回操作結(jié)果或數(shù)據(jù)給服務(wù)器端。應(yīng)用程序流程如圖5所示。