基于S3C44B0X和uClinux的Socket通信實(shí)現

嵌入式系統是指將應用程序操作系統與計算機硬件集成在一起的系統它以應用為中心以計算機技術(shù)為基礎,而且軟硬件可以裁剪,因而是能滿(mǎn)足應用系統對功能可靠性成本體積和功耗的嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。

本文給出一種適合于中/低端應用的通信平臺設計方案,它可支持Ethernet網(wǎng)絡(luò )之間的數據傳輸,并且具有RS232RS485 USB等接口

文中圍繞嵌入式uClinux環(huán)境設計了基于嵌入式通信微處理器S3C44B0X的硬件通信平臺,從而實(shí)現了嵌入式Socket通信

1 嵌入式網(wǎng)絡(luò )通信系統結構

作為一類(lèi)特殊的計算機系統, 嵌入式系統通常由嵌入式處理器嵌入式外圍設備嵌入式操作系統和嵌入式應用軟件等幾大部分組成嵌入式處理器是嵌入式系統的核心部件,它可分為嵌入式微處理器嵌入式微控制器嵌入式DSP(DigitalSignal Processor)和高度集成的嵌入式SoC(System on Chip)嵌入式外圍設備是指嵌入式硬件系統中除中心控制部件以外的存儲通信保護調試顯示等其它輔助部件嵌入式操作系統一般在比較大型或需要多任務(wù)的應用場(chǎng)合才考慮使用,它可方便嵌入式應用軟件的設計,大大提高嵌入式系統的功能,但同時(shí)也要占用寶貴的嵌入式資源嵌入式應用軟件和普通的應用軟件有一定的區別,它是針對特定的實(shí)際專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域基于相應的嵌入式硬件平臺能完成用戶(hù)預期任務(wù)的計算機軟件

嵌入式處理器有許多種流行的處理器核,本文主要介紹采用Samsung公司基于ARM公司32位RISC的ARM7TDMI核的S3C44B0X處理器來(lái)進(jìn)行Socket通信的軟硬件平臺的設計和實(shí)現方法

S3C44B0X是高性?xún)r(jià)比高性能的微控制器,它采用ARM7TDMI核,可工作在66MHzARM7TDMI是一種32位嵌入式RISC處理器,但也配備了16位壓縮指令集Thumb它支持片上調試,允許處理器響應調試請求暫停,芯片內的增強型乘法器(multiplier)可進(jìn)行兩個(gè)32位數相乘從而直接產(chǎn)生64位結果,也可為嵌入式ICE硬件提供片上斷點(diǎn)和調試點(diǎn)支持此外,它還可以提供三級流水線(xiàn)及馮?諾依曼結構實(shí)際上,S3C44B0X已在A(yíng)RM7TDMI內容基礎上擴展了一系列完整的通用外圍器件圖1所示是一種嵌入式網(wǎng)絡(luò )通信系統的硬件體系結構

2 外圍電路設計

作為優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )控制器,基于S3C44B0X處理器的系統必須要有一個(gè)與之匹配的控制芯片這里,筆者選用了Cirruslogic公司的CS8900ACS8900A是一個(gè)單芯片全雙工的以太網(wǎng)解決方案,片內集成了用于完成以太網(wǎng)電路所必需的所有模擬和數字電路圖2為系統中的CS8900A以太網(wǎng)接口電路圖中的信號發(fā)送和接收端通過(guò)網(wǎng)絡(luò )隔離變壓器和RJ45接口接入傳輸媒體另外,為了系統能夠正常工作,還需要外接一個(gè)20MHz的晶振

3 基于uCliunx的Socket通信

本系統的軟件是基于嵌入式操作系統uClinux而設計的uClinux是一個(gè)完全符合GNU/GPL公約的操作系統,它與UNIX系統兼容,其代碼完全開(kāi)放uClinux是在標準Linux基礎上進(jìn)行適當裁剪和優(yōu)化后的操作系統,uClinux是一個(gè)高度優(yōu)化代碼緊湊的Linux的嵌入式子集雖然體積很小,但仍然保留了Linux的大多數優(yōu)點(diǎn),如:穩定良好的移植性;優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )功能;對各種文件系統的完備支持,以及標準豐富的API等uClinux是專(zhuān)門(mén)面向沒(méi)有存儲器管理單元(MMU)的處理器的嵌入式操作系統,并且專(zhuān)為嵌入式系統做了許多小型化工作,它可以直接在Flash上運行,也可以加載到內存中運行u-Cliunx帶有一個(gè)完整的TCP/IP協(xié)議,同時(shí)也支持其他許多網(wǎng)絡(luò )協(xié)議,對于嵌入式系統來(lái)說(shuō),它是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )完備的操
作系統,因此得到了廣泛的應用

為了實(shí)現基于uClinux的應用系統的開(kāi)發(fā),建立或擁有一個(gè)完備的uCliunx開(kāi)發(fā)環(huán)境是十分必要的基于uClinux操作系統的應用開(kāi)發(fā)環(huán)境一般由目標系統硬件開(kāi)發(fā)板和宿主PC機構成3通常需在安裝有Linux的宿主PC機上安裝交叉編譯器,以把用戶(hù)應用程序編譯成目前uClinux只支持的flat格式的可執行文件和編譯操作系統內核目標硬件開(kāi)發(fā)板用于運行操作系統和系統應用軟件目標硬件開(kāi)發(fā)板和PC宿主機之間一般通過(guò)串口并口或以太網(wǎng)接口來(lái)建立連接本文Socket通信使用的軟件開(kāi)發(fā)及仿真環(huán)境如圖3所示



Socket即“套接字”,表示網(wǎng)絡(luò )通信進(jìn)程的ID最常用的有流式套接字和數據報套接字兩種在Linux中,分別稱(chēng)為“SOCK STREAM”和“SOCKDGRAM”經(jīng)裁剪的uClinux保留了Linux中的大部分Socket庫函數基于S3C44B0X處理器的嵌入式Socket通信所要調用的主要庫函數如下:

(1)socketint socket(int domain int type int proto-col)

此函數用來(lái)建立一個(gè)新的socket,以通知系統建立一個(gè)通信端口函數中的domain參數用于指定使用何種地址類(lèi)型;type參數用于指定套接字類(lèi)型;protocol參數通常為0,表示使用默認協(xié)議