基于嵌入式USB的以太網(wǎng)應用系統設計
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系統軟件主要由嵌入式TCP/IP程序和嵌入式USB兩個(gè)部分組成。系統程序通過(guò)收到的以太網(wǎng)數據包的類(lèi)型來(lái)進(jìn)行相應的處理，完成特定的功能。例如通過(guò)以太網(wǎng)遠程登陸的方式瀏覽和修改本地數據，達到本地數據網(wǎng)絡(luò )共享的目的。
3.1 嵌入式TCP/IP實(shí)現
嵌入式TCP/IP實(shí)現包括以太網(wǎng)控制器ENC28J60底層驅動(dòng)、TCP/IP協(xié)議。ENC28J60 可與許多主控制器上的SPI接口直接相連。此器件只支持SPI 的0,0模式。另外，SPI 端口要求SCK 在空閑狀態(tài)時(shí)為低電平，不支持時(shí)鐘極性選擇。在SCK 的每個(gè)上升沿移入數據，命令和數據通過(guò)SI 引腳送入器件。 ENC28J60在SCK的下降沿從SO引腳輸出數據。當執行操作時(shí)CS 引腳必須保持低電平，當操作完成時(shí)返回高電平［4］。
3.1.1ENC28J60底層驅動(dòng)
在使用ENC28J60發(fā)送和接收數據包前，必須對器件進(jìn)行初始化設置。根據應用的不同，一些配置選項可能需要更改。通常初始化任務(wù)會(huì )在復位之后立即完成，并且不再需要更改。初始化任務(wù)主要包括：（1）初始化接收緩沖器：在接收數據包前，必須編程ERXST和ERXND指針來(lái)對接收緩沖器進(jìn)行初始化。ERXST與ERXND之間的存儲空間專(zhuān)供接收硬件使用。（2）初始化發(fā)送緩沖器：所有未被用作接收緩沖器的存儲空間都將作為發(fā)送緩沖器，故不需要專(zhuān)門(mén)對發(fā)送緩沖器進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的初始化。（3）等待OST：如果在上電復位后立即進(jìn)行初始化，應查詢(xún)ESTAT.CLKRDY位，確保在開(kāi)始修改MAC和PHY寄存器前已經(jīng)經(jīng)過(guò)足夠長(cháng)的時(shí)間。（4）PHY初始化：PHY寄存器不能通過(guò)SPI控制接口直接訪(fǎng)問(wèn)，而是通過(guò)一組帶有MIIM的特殊MAC控制寄存器來(lái)完成的。程序中在配置LED時(shí)用到了PHY寫(xiě)函數。寫(xiě)PHY寄存器時(shí)，先將PHY寄存器的地址寫(xiě)入MIREGADR，然后將要寫(xiě)入高低8位的內容分別寫(xiě)入MIWRH、MIWRL即可。
發(fā)送數據包時(shí)，ENC28J60會(huì )自動(dòng)生成前導符和幀起始定界符。此外MAC還可以根據配置自動(dòng)生成填充和CRC字段。主控制器要生成所有其他幀字段，并將他們寫(xiě)入緩沖器，以待發(fā)送。此外，ENC28J60還要求在待發(fā)送的數據包前添加一個(gè)包的控制字節。接收數據包時(shí)可以使用中斷的方式，也可以使用查詢(xún)的方式。由于本設計對實(shí)時(shí)性要求不是很高，故采用查詢(xún)的方式。如果有數據包到達，ENC28J60將置位EIR寄存器的PTKIF位。程序運行時(shí)不斷地查詢(xún)該位以判斷有無(wú)數據包到達。
3.1.2 以太網(wǎng)數據包處理
網(wǎng)絡(luò )協(xié)議通常是在不同的協(xié)議層上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，每一層負責不同的通信功能。TCP/IP 協(xié)議是一組不同層次上的多個(gè)協(xié)議的組合。當系統收到以太網(wǎng)的數據時(shí)，數據就開(kāi)始從協(xié)議中由數據鏈路層逐層剝離其中各層協(xié)議所加的首部。主程序按照以太網(wǎng)數據幀分用的思路進(jìn)行編制，程序框架如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/152024.htm
圖4
3.2 嵌入式USB實(shí)現［5-6］
嵌入式USB軟件主要分成4個(gè)部分：SL811HS初始化、USB設備的識別及配置、海量存儲協(xié)議和FAT文件系統。SL811HS共有16個(gè)配置寄存器，其中00-04H、08H-0CH是USB-A、USB-B的工作配置寄存器，05H是控制寄存器1，06H是中斷使能寄存器，07H的各位均為保留位，0DH為狀態(tài)寄存器，0EH為SOF計數寄存器，0FH為SOF計數寄存器的高位和控制寄存器2。在SL811HS上電開(kāi)始工作之后，首先將寄存器05H的第3位置1，延時(shí)30 ms后清零，便可以對USB總線(xiàn)復位；然后在06H寄存器中寫(xiě)入61H，使能設備檢測中斷。
當有設備插入時(shí)，會(huì )使SL811HS的D+管腳置高，SL811HS的寄存器0DH的第7位置1并產(chǎn)生中斷，系統會(huì )識別到有USB設備插入，即可對USB設備進(jìn)行配置了。通過(guò)標準設備請求函數ClearFeaure（）、GetConfiguration（）、GetDescriptor（）、SetAddress（）等函數完成對設備的配置。
本系統可以檢測U盤(pán)的狀態(tài)(如接入、拔出)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對U盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)，包括創(chuàng )建文件、目錄和讀寫(xiě)文件等，實(shí)現了USB設備網(wǎng)絡(luò )共享的目的。 但是由于不同USB設備的驅動(dòng)通常也不同，USB作為嵌入式應用時(shí)不可能像PC機操作系統把所有的驅動(dòng)都裝上。但是隨著(zhù)嵌入式技術(shù)的發(fā)展，可以采用網(wǎng)絡(luò )更新驅動(dòng)的方式，只要某種USB設備接上就可以通過(guò)更新系統的固件，達到識別該設備和使用該設備的目的。這也是本系統目前這也是本系統目前需要完善的地方。
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