【正文】 配置 uClinux ............................................................................................................................... 21 構建文件系統(tǒng) .............................................................................................................................. 23 . PC 機上的程序設計 ............................................................................................................................ 26 嵌入式 TCP /IP 分析 ............................................................................................................... 26 嵌入式 TCP/IP 設計 .................................................................................................................. 27 . 編程模型 ................................................................................................................................................. 28 TCP 客戶端設計 .......................................................................................................................... 28 TCP 服務器端主要代碼分析 .................................................................................................. 30 . 程序下載到嵌入式硬件平臺 .......................................................................................................... 34 5 系統(tǒng)的實現(xiàn)與測試 ....................................................................................................................................... 37 測試環(huán)境和測試的條件 .................................................................................................................... 37 功能及數(shù)據(jù)測試 .................................................................................................................................. 38 容錯功能 ........................................................................................................................................ 38 連接成功的信息說明 ............................................................................................................... 39 數(shù)據(jù)收發(fā)功能 .............................................................................................................................. 39 測試的結果 ............................................................................................................................................ 41 結 論 ........................................................................................................................................................................... 42 參考文獻 .................................................................................................................................................................... 43 致 謝 ........................................................................................................................................................................... 45 第 1 頁 1 緒論 嵌入式系統(tǒng) 目前， 嵌入式 系統(tǒng) 的應用 越來 越廣泛 ，我 們日常 生活 中就存 在大量的嵌入式 系統(tǒng)的產 品：比如手 機、 MP收音機、電視 機等等，我們已經(jīng)離不開嵌入式產品了。每 一個嵌入式 產品是不同的 ，使用不 同的硬件和軟件，搭建自 己的嵌入式 操作系統(tǒng) ， 但是核心技 術都是一樣 的。這樣做的主要目 的 是節(jié)約資源，讓嵌入式芯片發(fā)揮更 大的作用。在可靠性 方面，要 求嵌入式系統(tǒng)的代碼執(zhí)行效率高，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，也別是在工業(yè)控制領域。信息時代，數(shù)字時代使得嵌入式產品獲得了巨大的發(fā)展契機，為嵌入 式市場展現(xiàn) 了美好的前 景，同時也對嵌 入式生產廠商提出了新的挑戰(zhàn) 。當然，這也是市場競爭的結果 。 （ 3） 網(wǎng)絡互 聯(lián)成為必然趨 勢。 （ 4） 精簡系統(tǒng)內 核、算法， 降低功耗和 軟硬件成本。圖像界面 ，靈活的 控制方式，使得人們感 覺嵌入式設備就象是一個熟悉的老朋友。 選題必要性 當前 ，計 算機 技術 和 微 電子 技 術 發(fā) 展迅 猛， 特別 是納 米 技術取得了重大進展，嵌入 式芯片的設 計和開發(fā)也 越來越迅速。 目前 ，互 聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始普及，包括 廣大的農村 ， 網(wǎng)絡成 為了我們生活 的一部分 。它以應 用為中心 、以計算機 技術為基礎 ，而且軟硬 件可以裁剪，因而能滿足應 用系統(tǒng)對功 能、可靠性、成 本、體積和功 耗的嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。比如我們經(jīng)常使用 的 CAN， 485 總線 等 。 （ 1） 嵌入式 網(wǎng)絡 為 終端 設備網(wǎng)絡化 提供了保障 如果將我們所有的 終端設備 進 行網(wǎng)絡連接，可以 方便有效地 進行信息溝通 和 數(shù)據(jù)共 享， 同時 也 為管理者提 供了 一種有效 的管理方式。當然，還有經(jīng)常使用的 B 2B 網(wǎng)上購物、遠程會診等等。通過網(wǎng)絡，可以進行遠 程的家庭監(jiān)控，我們經(jīng)常使用的家用電器 。 課題研究范圍及要達到的技術要求 課題是基于 ARM 的嵌入式 socket 通信設計，研究的范圍包含：ARM 上 uClinux 操作系統(tǒng)的移植 、 Linux 下 socket 通信的建立 、 交叉編譯環(huán)境下嵌入式 socket 通信的實現(xiàn) 等 。 第 6 頁 2 需求分析 任務概述 論文的主要工作，是 選擇適當?shù)?嵌入式開發(fā) 平臺 和文件 系統(tǒng) ， 建立交叉的編譯環(huán)境 ， 構建 TCP/IP 網(wǎng)絡體系，實 現(xiàn) 客戶端和 服務器端的 socket 通信。 系統(tǒng)設計思路 第 7 頁 系統(tǒng)的 設計開發(fā)， 宿主機采用 的是任意發(fā) 行版本的 Linux 系統(tǒng)，但程序是采用標準 C 語言來編 寫， 可以在 不同的 Linux 系統(tǒng)中實現(xiàn)通信功能 。 宿主機和開發(fā) 板 通過 Switch 交換機進行網(wǎng)絡通信，宿主機一方 作為服務器 端， 開發(fā) 板 作為客戶端 ，系統(tǒng)的 原理如下圖 所示。設計過 程中，首 先 開發(fā)板的 網(wǎng)絡芯片 能夠 正常 工作 ，其次要完成通信就必須 要 有完善的通 信的協(xié)議， 根據(jù)系 統(tǒng)的要求選 擇合適的協(xié)議 [9]。 （ 2）方案 2 包含操作系統(tǒng) ，其中又分 為帶 TCP/IP 協(xié)議族的操作系統(tǒng)和不帶TCP/IP 協(xié)議族的操作系 統(tǒng) [11]。從應用的角 度來說，選用一種穩(wěn)定可 靠的 微 處理 器 是設計成 功的關鍵。 （ 3） 應用 軟 件資源 嵌入式操作系統(tǒng) 在 應用過程中 需要 多方 軟件 支持 ， 包括 協(xié)議棧、設備驅動以及一些應用程序 ，在 設計過程中，可 以方便的應 用 這些軟件， 或者 只需要很少 的改動就可 以適用于新 的平臺。 （ 5）執(zhí)行效 率 執(zhí)行效率 是另一個 評價基準。通常的 Linux 系統(tǒng)，都需要 占用 上百兆 的空間 。 （ 2）操作系 統(tǒng) 的 實時 性 實時系統(tǒng)是指一個系統(tǒng)在執(zhí)行時能夠對外部、異步發(fā)生的事務，于一定的時 間采取響 應 [17]，當 一個優(yōu)先等 級高的進 程能夠獲 得系統(tǒng)立即 的、 沒有 延 遲的 服務 而不 需 要等 候任 何進 程 ，而 且在 它奪 取到CPU 的使用權后，它可 以一直執(zhí)行 到工作結束或 是有更高等 級的進程出現(xiàn)為止。在 ARM7TDMI 嵌入式處理器 沒有 MMU 模塊 。 缺少 MMU 單元，對于 系 統(tǒng)及應用 程序開發(fā) 帶 來一定的 限制，但對于成本和體積敏感的嵌入式設備， 由于 應用環(huán)境 和應用需求 并不要求復雜和相對昂貴的硬件體系，內存的分配和管理完全可以由開發(fā)人員解決。 圖 uClinux 的 交 叉 編 譯 環(huán) 境 目標 機 主要用于運 行操作系統(tǒng) 和系統(tǒng)應用 軟件，而操作 系統(tǒng)的內核編譯、應用程序的 開發(fā)和調試 則需要通過 宿主 PC 機來完成。上面已經(jīng)提 到，嵌入 式系統(tǒng)由于 資源有限，這些工作的 安裝調試需要在目標機進行，調試完成后下載到宿主機中，這 也可能 是一個多次重復反復進行的工作。目前，采用 ARM 技術知識產權（ IP）核的微處 理器，即人們 通常所說的 ARM 微處理器，已遍及工業(yè) 控制、消費類 電子產品、 通 信系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等 各類產品市 場，基于 ARM 技術的微處理 器應用約 第 13 頁 占據(jù)了 32 位 RISC 微處理器 75％以上的市場 份額， ARM 技術正在逐步滲入到人們生活的各 個方面。 ARM 指令集效率高，但是代碼 密度高 。尋址方式是根據(jù) 指令中給出 的地址碼字段 來實現(xiàn)尋找 真實操作數(shù)地址的方式。同時 還擴展了 RTL8019AS(10 Mb／ s)以太網(wǎng)控制器 。 模塊化的設計與分析 開發(fā)板上完成的設計 從項目 的整 體出發(fā) ，開 發(fā)板 上應完 成的 工作 包括 ， 移植 uCl i nux到 Sma rtAR M2 2 00 開發(fā)板，移 植過程中應配 置 uCli nux，其中包含大部分系統(tǒng)配置，如： Nons ta nda rd s e rial port s uppor（非標準串口支持）、 f tp（文件傳輸協(xié)議 ）、 （超文本傳輸協(xié)議）、 tel ne t（遠程登 第 16 頁 陸協(xié)議）、 pi ng （網(wǎng)絡探測回 應工具 ）、 if c onfig （網(wǎng)絡配置模 塊）、 ls（文件目錄顯示模塊）、 mount（設備掛載 模塊）、 cp（文件拷 貝模塊 ），uCl i nux 文件系統(tǒng)的劃 分中還應為 用戶留出可以 讀寫操作的 區(qū)域，幫助用戶輕松的寫入程序和修改程序 ， 最后開發(fā)板 上載入編譯 好的網(wǎng)絡socket 通信程序 [2 0 ]。 系統(tǒng)的 實現(xiàn)， 首先 應保證 uCli nux 系統(tǒng)成功的啟動，即系統(tǒng)在啟動過程中成功的初始化了文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡設備硬件，串行設備硬件 等，同時需要 成功配置 當前網(wǎng)絡段的 IP，以及掛載了 所指定的網(wǎng) 絡設備文件。 面向連接