ucos WiFi網(wǎng)卡驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

嵌入式系統是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統。目前，嵌入式系統已經(jīng)存在于各種數據采集、工業(yè)控制、娛樂(lè )、通信等應用領(lǐng)域。在一些應用場(chǎng)合，需要嵌入式設備具有與其它系統交換信息的能力，因此必須為嵌入式系統增加通信功能。通信功能的實(shí)現可以采用很多方式，例如以太網(wǎng)，ADSL，GPRS以及其它方式。在一個(gè)嵌入式終端中使用WiFi網(wǎng)卡，實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信的功能是一種較新的通信方式。由于在uCOS實(shí)時(shí)操作系統中還沒(méi)有WiFi的驅動(dòng)程序，因此下面將介紹WiFi的驅動(dòng)程序的編寫(xiě)。

1 WiFi介紹

WiFi(Wireless Fidelity)，又稱(chēng)802.1lb標準，IEEE于1997年6月批準了該標準。802.11標準的體系結構組成包括：無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)STA(Station)，無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)AP(Access Point)，獨立基本服務(wù)組IBSS(Independent Basic Service Set)，基本服務(wù)組BSS(BasicService Set)，分布式系統DS(Distribution System)和擴展服務(wù)組ESS(Extended Service Set).

該標準定義了兩種工作模式：ad hoc模式和infrastructure模式。ad hoc即對點(diǎn)模式，包含兩個(gè)無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)(STA，即帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的設備)。而infrastructure即AP模式，無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)(STA)通過(guò)AP與現有的骨干網(wǎng)相連接，組成一個(gè)基本服務(wù)組(BSS)。在BSS中，AP不僅提供STA之間通信的橋接功能，還提供STA與有線(xiàn)局域網(wǎng)的連接，可以實(shí)現有線(xiàn)Hub幾乎所有的功能。

2 嵌入式終端系統結構

2.1 硬件結構

嵌入式終端硬件系統(如圖1所示)以Philips公司的LPC2210嵌入式處理器為核心，LPC2210是基于16/32位ARM7TDMI-S，并支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的CPU。LPC2210的數據和地址總線(xiàn)是開(kāi)放的，片內有16K字節的RAM。嵌入式終端需要較大存儲空間運行實(shí)時(shí)操作操作系統、TCP/IP協(xié)議、圖形用戶(hù)界面(GUI)、串口驅動(dòng)程序、WiFi驅動(dòng)程序、英文及漢字字庫等，因此在外部擴展了一片容量為256K×16的靜態(tài)RAM 1S61LV25616及一片容量為1M×16的Flash 39VF160。為了方便調試程序，使用了LPC2210的串口診斷程序的運行結果。

圖1 嵌入式終端的硬件結構

系統中選擇了使用Prism 2芯片的網(wǎng)卡，型號為COMPAQ NC5004，支持IEEE802.11b，最高速率為11Mb/s.網(wǎng)卡的物理驅動(dòng)接口為PCMCIA，供電電壓為3.3V.由于LPC2210沒(méi)有PCMCIA控制器，因此LPC2210與NC5004的PCMCIA 接口是通過(guò)LPC2210的通用端口連接的，總線(xiàn)時(shí)序通過(guò)軟件仿真來(lái)完成，即PCMCIA接口的驅動(dòng)程序。

PCMCIA總線(xiàn)有控制線(xiàn)、數據線(xiàn)、地址線(xiàn)、電源線(xiàn)。其中數據線(xiàn)寬度可選為16位或8位，NC5004的數據線(xiàn)寬度是16位的，即D15～D0。地址線(xiàn)寬度為26位，但在WiFi網(wǎng)卡中只須用10位地址線(xiàn)A9～A0。WiFi網(wǎng)卡的PCMCIA 的控制線(xiàn)有10根，其中RESET為復位，該線(xiàn)為低電平時(shí)網(wǎng)卡回到初始狀態(tài)。CE1，CE2為卡的地址控制，當CE1，CE2為低時(shí)，分別表示偶地址和奇地址的字節有效。OE，WE分別為Memory空間的讀寫(xiě)控制線(xiàn)，IORD，IOWR為I/O空間的讀寫(xiě)控制線(xiàn)，均為低電平有效。REG用于選擇地址訪(fǎng)問(wèn)空間，包括I/O空間和存儲器空間。IREQ提示處理器處理網(wǎng)卡的內部事件，可以不用。在對網(wǎng)卡進(jìn)行讀寫(xiě)僮魘保只有當HWAIT變高表示讀或寫(xiě)的數據進(jìn)入存儲器，才能進(jìn)行下一步總線(xiàn)操作。

2.2 軟件結構

嵌入式終端的軟件系統(如圖2所示)包括實(shí)時(shí)操作系統、PCMCIA驅動(dòng)程序、WiFi網(wǎng)卡驅動(dòng)程序、TCP/IP協(xié)議、串口驅動(dòng)程序、圖形界面等。本系統中的實(shí)時(shí)操作系統vCOS II是一個(gè)公開(kāi)源代碼、結構小巧、具有可剝奪實(shí)時(shí)內核的實(shí)時(shí)操作系統。最多可以支持64個(gè)任務(wù)，分別對應優(yōu)先級0～63，其中0為最高優(yōu)先級。vCOS需要移植才能用于不同的處理器平臺，移植需要改寫(xiě)的文件：OS_CPU.H，OS_CPU_A.S，OS_CPU_C.C.對于LPC2210嵌入式處理器，廠(chǎng)家的技術(shù)支持一般提供了該型號處理器的這三個(gè)移植文件，將這三個(gè)文件代替原文件即可使用。

圖2 嵌入式終端的軟件結構

但uCOS II缺少對外圍設備和接口的支持，如沒(méi)有文件系統、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、圖形界面。在廠(chǎng)家提供的開(kāi)發(fā)資料中有其自行開(kāi)發(fā)的TCP/IP協(xié)議和串口驅動(dòng)程序。但該TCP/IP協(xié)議是與以太網(wǎng)卡驅動(dòng)程序接口的，因此在該TCP/IP協(xié)議中，需要修改與網(wǎng)卡接口的API函數。其余的PCMCIA驅動(dòng)程序、WiFi網(wǎng)卡驅動(dòng)程序需要自己進(jìn)行編寫(xiě)。

3 驅動(dòng)程序的編寫(xiě)

3.1 PCMCIA驅動(dòng)程序

PCMCIA 驅動(dòng)程序包括五個(gè)主要函數，分別是initPCMCIAPorts()，pcmcia_WriteMem()，pcmcia_WriteReg()，pcmcia_ReadMem ()，pcmcia_Read_Reg()。initPCMCIAPorts()函數用于PCMCIA設備的復位，其作用是通過(guò)控制RESET復位線(xiàn)為低電平，延遲一段時(shí)間以后，再恢復為高電平。

PCMCIA設備內部空間分為Memory空間和I/O空間，對Memory空間讀寫(xiě)分別為pcmcia_ReadMem()，pcmcia_WriteMem()，而I/O空間的讀寫(xiě)為pcmcia_ReadReg()，pcmcia_WriteReg().這幾個(gè)函數區別在于控制線(xiàn)WE，OE，IORD，IOWR的操作不一樣。

PCMCIA驅動(dòng)程序函數按照PCMCIA時(shí)序設置LPC2210相應的通用端口。PCMCIA總線(xiàn)的工作時(shí)序是這樣，首先在地址線(xiàn)上設置數據地址，并將CE1，CE2設為低電平，然后REG設為低電平將地址鎖存。接下來(lái)進(jìn)行讀或寫(xiě)操作，讀操作中，Memory空間和I/O空間的讀操作分別將OE，IORD設為低電平，然后等待HWAIT變?yōu)楦唠娖?。HWAIT變?yōu)楦唠娖胶?，將數據線(xiàn)上的狀態(tài)讀入。寫(xiě)操作中，首先按照待寫(xiě)數據設置數據線(xiàn)上的狀態(tài)，然后Memory空間的寫(xiě)操作和I/O空間的寫(xiě)操作分別將WE，IOWE設置為低電平。接下來(lái)，HWAIT變?yōu)楦唠娖胶笳f(shuō)明數據已經(jīng)寫(xiě)入。在讀寫(xiě)操作完成以后，依次將OE或者IORD(讀操作)，WE或者IOWR(寫(xiě)操作)，CE2，CE1，REG恢復為高電平。

3.2 網(wǎng)卡驅動(dòng)程序

Prism 2網(wǎng)卡內部操作是封閉的，外部對其操作都是通過(guò)存儲器操作完成的，Memory空間的存儲器有COR(Configuration Option Register)寄存器，I/O空間的存儲器有BAP(Baffuer Access Path)寄存器，命令/狀態(tài)寄存器，FID管理寄存器，事件寄存器，控制寄存器，主機軟件寄存器，輔助端口寄存器等，這些寄存器的含義及偏移地址見(jiàn)文獻[2].LPC2210管理、配置網(wǎng)卡的數據項都是加載一個(gè)特定的RID(Resource IDentifiers)到BAP寄存器，讀取或者寫(xiě)入一個(gè)特定的緩沖區。WiFi網(wǎng)卡驅動(dòng)程序中的函數功能都是通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)這些存儲器完成的，下面將介紹這些API函數的功能。

wlandrv_ProbeDevice()函數用于檢測網(wǎng)卡是否存在，函數首先訪(fǎng)問(wèn)COR寄存器，設置網(wǎng)卡進(jìn)入I/O模式，設置操作屬于Memory空間的讀寫(xiě)操作。然后，使用pcmcia_WriteReg()函數寫(xiě)一個(gè)值到地址為0x28的寄存器中，再用pcmcia_ReadReg()函數讀取這個(gè)寄存器的值，與原來(lái)的值相比較，如果值相同，則說(shuō)明網(wǎng)卡是存在的：