【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 128位寬度接口 /加速器實(shí)現(xiàn)高達(dá) 60MHz的操作頻率。 外部 8或 16位總線(xiàn) 。 片內(nèi) Boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程（ ISP）和在應(yīng)用中編程（ IAP）。 Flash編程時(shí)間： 1ms可編程 512字節(jié)，扇區(qū)擦除或整片擦除只需 400ms。 EmbeddedICERT接口使能斷點(diǎn)和觀察點(diǎn)。當(dāng)前臺(tái)任務(wù)使用片內(nèi) RealMonitor軟件調(diào)試時(shí)，中斷服務(wù)程序可繼續(xù)執(zhí)行。 嵌入式跟蹤宏單元（ ETM）支持對(duì)執(zhí)行代碼進(jìn)行無(wú)干擾的高速實(shí)時(shí)跟蹤。 4路 10位 A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至 。 2個(gè) 32位定時(shí)器（帶 4路捕獲和 4路比較通道）、 PWM單元（ 6路輸出）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門(mén)狗。 多個(gè)串行接口，包括 2個(gè) 16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) UART、高速 C接口（ 400 kbit/s）和 2個(gè) SPI接口。 通過(guò)片內(nèi) PLL可實(shí)現(xiàn)最大為 60MHz的 CPU操作頻率。 向量中斷控制器。可配置優(yōu)先級(jí)和向量地址。 多達(dá) 46個(gè)通用 I/O口（可承受 5V電壓）， 12個(gè)獨(dú)立外部中斷引腳（ EIN和 CAP功能）。 片內(nèi)晶振頻率范圍： 1~30 MHz。 2個(gè)低 功耗模式：空閑和掉電。 通過(guò)外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒。 可通過(guò)個(gè)別使能 /禁止外部功能來(lái)優(yōu)化功耗。 雙電源 － CPU操作電壓范圍： ~ V( V+/－ %) － I/O操作電壓范圍： ~ V( V+/－ 10%) （ 2） 結(jié)構(gòu)概述 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) LPC2114/2124/2212/2214包含一個(gè)支持仿真的 ARM7TDMIS CPU、與片內(nèi)存儲(chǔ)器控制器接口的 ARM7局部總線(xiàn)、與中斷控制器接口的 AMBA高性能總線(xiàn)（ AHB）和連接片內(nèi)外 設(shè) 功 能 的 VLSI 外 設(shè) 總 線(xiàn) （ VPB ， ARM AMBA 總 線(xiàn) 的 兼 容 超 集 ） 。LPC2114/2124/2212/2214將 ARM7TDMIS配置為小端（ littleendian）字節(jié)順序。 AHB外設(shè)分配了 2M字節(jié)的地址范圍，它位于 4G字節(jié) ARM存儲(chǔ)器空間的最頂端。每個(gè)AHB外設(shè)都分配了 16k字節(jié)的地址空間。 LPC2114/2124/2212/2214的外設(shè)功能（中斷控制器除外）都連接到 VPB總線(xiàn)。 AHB到 VPB的橋?qū)?VPB總線(xiàn)與 AHB總線(xiàn)相連。 VPB外設(shè)也分配了 2M字節(jié)的地址范圍，從 。每個(gè) VPB外設(shè)在 VPB地址空間內(nèi)都分配了 16k字節(jié)地址空間。 片內(nèi)外設(shè)與器件管腳的連接由管腳連接模塊控制。該模塊必須由軟件進(jìn)行控制以符合外設(shè)功能與管腳在特定應(yīng)用中的需求。 ARM7TDMIS處理器 ARM7TDMIS是通用的 32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性。 ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) (RISC)原理而設(shè)計(jì)的。指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制比復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)要簡(jiǎn)單得多。這樣使用一個(gè)小的、廉價(jià)的處理器核就可實(shí)現(xiàn)很高的指令吞吐量和實(shí)時(shí)的中斷響應(yīng)。 由于使用了流水線(xiàn)技術(shù)，處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)的所有部分都可連續(xù)工作。通常 在執(zhí)行一條指令的同時(shí)對(duì)下一條指令進(jìn)行譯碼，并將第三條指令從存儲(chǔ)器中取出。 ARM7TDMIS處理器使用了一個(gè)被稱(chēng)為 THUMB的獨(dú)特結(jié)構(gòu)化策略，它非常適用于那些對(duì)存儲(chǔ)器有限制或者需要較高代碼密度的大批量產(chǎn)品的應(yīng)用。 在 THUMB后面一個(gè)關(guān)鍵的概念是“超精簡(jiǎn)指令集”?；旧?， ARM7TDMIS處理器具有兩個(gè)指令集： 標(biāo)準(zhǔn) 32位 ARM指令集 16位 THUMB指令集 THUMB指令集的 16位指令長(zhǎng)度使其可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) ARM代碼兩倍的密度，卻仍然保持ARM的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)是使用 16位 寄存器的 16位處理器所不具備的。因?yàn)?THUMB代碼和 ARM代碼一樣，在相同的 32位寄存器上進(jìn)行操作。 THUMB代碼僅為 ARM代碼規(guī)模的 65%，但其性能卻相當(dāng)于連接到 16位存儲(chǔ)器系統(tǒng)的相同 ARM處 理器性能的 160%。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) LPC2114/2124/2212/2214方框圖 4. TCP/IP 協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)通信原理 網(wǎng)絡(luò)硬件 在這里只討論局域網(wǎng)， 現(xiàn)在局域網(wǎng)大多采用以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，物理上由服務(wù)器、工作站、集線(xiàn)器、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)卡、 RJ45 水晶頭、網(wǎng)線(xiàn)等組成 。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 1） 服務(wù)器和工 作站 大多數(shù)時(shí)候服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)的核心（當(dāng)然對(duì)等網(wǎng)也可以沒(méi)有服務(wù)器）。作為普通的辦公、教學(xué)等應(yīng)用服務(wù)器可以采用一般配置較高的普通電腦，注意內(nèi)存和硬盤(pán)的容量應(yīng)適當(dāng)大一點(diǎn)，主板、機(jī)箱等配件也應(yīng)選購(gòu)名牌的產(chǎn)品，保證質(zhì)量穩(wěn)定可靠，而在顯卡、顯示器、多媒體等方面則不必過(guò)多花費(fèi)。如果資金不存在問(wèn)題，或應(yīng)用要求高（如證券交易），則最好采用專(zhuān)用的服務(wù)器。 專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與普通電腦的主要區(qū)別在于：專(zhuān)用服務(wù)器具有更好的安全性和可靠性、更加注重系統(tǒng)的 I/O 吞吐能力，一般采用了雙電源、熱拔插、 SCSI RAID硬盤(pán)等技術(shù)。當(dāng)然 專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的價(jià)格也不菲。 工作站實(shí)際上就是普通的電腦， 386 以上檔次的電腦都可作為組網(wǎng)的工作站。一般根據(jù)資金、應(yīng)用等具體情況使用當(dāng)時(shí)流行配置的電腦作為工作站。網(wǎng)絡(luò)工作站可以不配置軟驅(qū)和光驅(qū)，而且硬盤(pán)可以選擇容量較小的，這樣不僅可以充分利用服務(wù)器的資源，節(jié)省資金，還可防止病毒感染，保證網(wǎng)絡(luò)安全。 （ 2） 網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡） 網(wǎng)卡的主要作用是將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能夠通過(guò)介質(zhì)傳輸?shù)男盘?hào)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)適配器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它首先接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)。為數(shù)據(jù)附加自己的包含校驗(yàn)及網(wǎng)卡地址報(bào)頭，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可通過(guò)傳輸介質(zhì) 發(fā)送的信號(hào) 。 RJ45 接口的網(wǎng)卡 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)看， ISA 接口的網(wǎng)卡現(xiàn)在已基本被淘汰，普遍采用了 PCI 接口，另外還有PCMIA 接口的筆記本電腦專(zhuān)用網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的端口方面，以前 BNC 頭（ T 形連接器，用于連接同軸電纜）和 AVI（粗纜連接器）曾被廣泛使用，目前已基本被淘汰。現(xiàn)在網(wǎng)卡主要采用 RJ45 連接器，類(lèi)似普通的電話(huà)電纜連接器（ RJ11），但要大一些，它使用具有四對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的雙絞線(xiàn)電纜。從數(shù)據(jù)傳輸方式看，現(xiàn)在網(wǎng)卡都支持全雙工模式，所謂 “全雙工 ”，簡(jiǎn)單說(shuō)就是指當(dāng) A 傳送數(shù)據(jù)給 B 時(shí)， B 同時(shí)也可以傳送數(shù)據(jù)給A。而網(wǎng)卡與主 機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式，采用了 Bus Master 方式；可以不占用 CPU資源，因此速度很快。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 網(wǎng)卡上的 RJ45 接口和指示燈 （ 3）傳輸介質(zhì)（網(wǎng)線(xiàn)） 常見(jiàn)的網(wǎng)線(xiàn)分細(xì)同軸線(xiàn)纜、粗同軸線(xiàn)纜和雙絞線(xiàn)、光纜等。以前同軸線(xiàn)纜采用較多，主要是因?yàn)橥S電纜組成的總線(xiàn)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)成本較低，但單條電纜的損壞可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，維護(hù)也難，這已經(jīng)是一種將近淘汰的網(wǎng)絡(luò)形式。 以下重點(diǎn)介紹雙絞線(xiàn)。根據(jù)最大傳輸速度的不同，雙絞線(xiàn)分為不同的類(lèi)別： 3類(lèi)、 5 類(lèi)及超 5 類(lèi)。 3 類(lèi)雙絞線(xiàn)的速率為 10Mb/S， 5 類(lèi)雙絞線(xiàn)的速率可達(dá) 100Mb/S，超 5 類(lèi)更可達(dá) 155Mb/s 以上，可以適合未來(lái)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆ｋp絞線(xiàn)還分為屏蔽雙絞線(xiàn)（ STP）和非屏蔽雙絞線(xiàn)（ UTP）， STP 雙絞線(xiàn)內(nèi)部包了一層皺紋狀的屏蔽金屬物質(zhì)，并且多了一條接地用的金屬銅絲線(xiàn)，因此它的抗干擾性比 UTP 雙絞線(xiàn)強(qiáng)，但價(jià)格也要貴很多。對(duì)于 UTP 雙絞線(xiàn)，阻抗值在 1MHZ 時(shí)通常為 100 歐姆，中心芯線(xiàn) 24AMG（直徑為 ）， 每條雙絞線(xiàn)最大傳輸距離為 100 米。 由于網(wǎng)線(xiàn)布線(xiàn)大多涉及到建筑結(jié)構(gòu)與內(nèi)部裝修，因此在布線(xiàn)完成后，如果想重新布線(xiàn)是非常困難的， 所以即使網(wǎng)卡等設(shè)備還是 10BaseT 的，但是在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)該考慮到未來(lái)的需求，所以應(yīng)采用 5 類(lèi)甚至超 5 類(lèi)的雙絞線(xiàn)。 非屏蔽 雙絞線(xiàn) 和雙絞線(xiàn)配套使用的還有 RJ45 水晶頭，用于制作雙絞線(xiàn)與網(wǎng)卡 RJ45 接口間的接頭，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，不可忽視。 雙絞線(xiàn)的水晶頭 網(wǎng)絡(luò)軟件 （ 1）協(xié)議分層 為了減少 協(xié)議設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都按層或級(jí)的方式來(lái)組織，每一層都建在它的下層之上。 不同的網(wǎng)絡(luò)，其層的數(shù)量、 各層的名字、內(nèi)容和功能都不盡相西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 同。然而，在所有的網(wǎng)絡(luò)中，每一層的目的都是向它的上一層提供一定的服 務(wù)，而把如何實(shí)現(xiàn)這一服務(wù)的細(xì)節(jié)對(duì)上一層加以屏蔽。 一臺(tái)機(jī)器上的 第 N 層與另外一臺(tái)機(jī)子的第 N 層進(jìn)行對(duì)話(huà)。通話(huà)的規(guī)則就是第 N層協(xié)議。協(xié)議基本上是通信雙方關(guān)于關(guān)于通信如何進(jìn)行達(dá)成的一致。 下圖說(shuō)明了一個(gè) 5 層的協(xié)議。不同的機(jī)器里包含對(duì)應(yīng)的層的實(shí)體叫對(duì)等進(jìn)程。換言之，正是對(duì)等進(jìn)程利用協(xié)議進(jìn)行通信。 層、協(xié)議和接口 實(shí)際上 ，數(shù)據(jù)不是從 A 一臺(tái)機(jī)器的第 N 層直接傳送到另外一臺(tái)機(jī)器的第 N 層，而是每一層都把數(shù)據(jù)和控制信息交給它的下一層，直到最下層。第一層下面是物 理介質(zhì)，它進(jìn)行實(shí)際的通信。 在 上圖 ，同層之間的雙向中間斷開(kāi)的箭頭表示虛擬通信，實(shí)線(xiàn)表示物理通信。 每一對(duì)相鄰層之間都有一個(gè)接口。接口定義下層向上層提供的原語(yǔ)操作和服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者在決定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)包括多少層，每一層應(yīng)當(dāng)作什么的時(shí)候，其中一個(gè)很重要的考慮就是要在相鄰層之間定義一個(gè)清晰的接口。為達(dá)到這些目的，又要求每一層能完成一組特定的有明確含義的功能。除了盡可能的減少必須在相鄰層之間傳第 5 層 第 3 層 第 1 層 第 1 層 第 4 層 第 2 層 第 2 層 第 3 層 第 4 層 第 5 層 物理介質(zhì) 主機(jī) 1 主機(jī) 2 第 5 層協(xié)議 第 4 層協(xié)議 第 3 層協(xié)議 第 2 層協(xié)議 第 1 層協(xié)議 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 遞信息的數(shù)量外，一個(gè)清晰的接口可以使同一層能輕易地 用一種實(shí)現(xiàn)來(lái)替換一種完全不同的實(shí)現(xiàn)，只要新的實(shí)現(xiàn)能向上層提供舊的實(shí)現(xiàn)所提供的同一 組服務(wù)就可以了。層和協(xié)議的集合被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)的描述必須包含足夠的信息，使實(shí)現(xiàn)者可以用來(lái)為每一層編寫(xiě)程序和設(shè)計(jì)硬件，并使之符合有關(guān)協(xié)議。協(xié)議實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)和接口的描述都不是體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，因?yàn)樗鼈兌茧[藏在機(jī)器內(nèi)部，對(duì)外部來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的。只要機(jī)器都能正確地使用全部協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上所有機(jī)器的接口不必完全相同。某一系統(tǒng)所使用的協(xié)議列表，每層一個(gè)協(xié)議，被稱(chēng)為協(xié)議棧。 （ 2）各層的設(shè)計(jì)問(wèn)題 每一層 都需要識(shí)別發(fā)送方和接收方的機(jī)制。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中通常有很多計(jì)算機(jī)，其中一些有多個(gè)進(jìn)程。某臺(tái)機(jī)器上需要建立連接的進(jìn)程必須能有某 種手段來(lái)指定想和誰(shuí)通信。因?yàn)橛卸鄠€(gè)目標(biāo)，所以需要有某種尋址手段來(lái)指明特定的目標(biāo)。 另一組設(shè)計(jì)決策與數(shù)據(jù)傳送的規(guī)則有關(guān)。在某些系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)僅在一個(gè)方向上傳輸，即單工通信。在另一些系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)能在任意一個(gè)方向上傳輸，但不是同時(shí)傳輸，即半雙工通信。還有一些系統(tǒng)，數(shù)據(jù)能同時(shí)雙向傳輸，即全雙工通信。協(xié)議還需確定每條連接對(duì)應(yīng)多少條邏輯通道，它們的優(yōu)先級(jí)如何。在很多網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)連接至少提供兩條邏輯通道，一條給出正常數(shù)據(jù)，另外一條留給緊急數(shù)據(jù)。 物理通信并非 完美無(wú)缺的，所以差錯(cuò)控制是另一個(gè)重要的問(wèn)題。已知的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)代碼有 多種，連接的雙方必須一致同意使用哪一種。另外，接收方還應(yīng)通知發(fā)送方哪些報(bào)文已經(jīng)被正確地接收到了，那些還沒(méi)有收到。 并不是所有的通信都能保持報(bào)文發(fā)送的先后順序。為了解決可能出現(xiàn)的順序錯(cuò)誤，協(xié)議必須明確地保證接收方能夠把各報(bào)文按原來(lái)的順序重新組合在一起 。一個(gè)易于想到的方法是對(duì)這些信息編號(hào)。不過(guò)，這仍未解決收到順序錯(cuò)誤報(bào)文時(shí)應(yīng)該怎么做的問(wèn)題。 如何避免出現(xiàn) 高速發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)快，使低速接收方難以應(yīng)付的局面這一問(wèn)題在各層都存在。一些方案要求接收方向發(fā)送方直接或間接地反饋接收方地當(dāng)前狀態(tài)。另一些方案是限制發(fā)送方以商定 的速率發(fā)送數(shù)據(jù)。 另一個(gè)必須在好幾層中解決的問(wèn)題是，所有的進(jìn)程都應(yīng)該能接收任意長(zhǎng)的報(bào)文。這一特性要求我們能把報(bào)文分割、傳輸和重新組裝。與之相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是：當(dāng)進(jìn)程要傳送的數(shù)據(jù)單元 太 小時(shí)，發(fā)送的效率又太低 。這里的解決方案是把幾個(gè)傳向同一目標(biāo)的短報(bào)文收集成一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文，然后在接收方再分解為原報(bào)文。 當(dāng) 每一對(duì)通信進(jìn)程建立一個(gè)獨(dú)立的連接不方便或不合算時(shí)， 可以利用下一層的同一連接為多個(gè)無(wú)關(guān)的對(duì)話(huà)服務(wù)。只要這種多路復(fù)用和解多路復(fù)用是透明的，任意一層都可以采用這種方法。比如，物理層需要多路復(fù)用，物理層上的所有連接的通信 量就只能在有限的幾條物理線(xiàn) 路 上 傳送。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 3）接口和服務(wù) 每一層中 的活動(dòng)單元通常被稱(chēng)為實(shí)體 。 實(shí)體既可以是軟件實(shí)體，也可以是硬件實(shí)體。不同機(jī)器上同一層的實(shí)體叫做對(duì)等實(shí)體。 N 層實(shí)體實(shí)現(xiàn)的服務(wù)為 N+1 層所利用。在這種情況下， N 層被稱(chēng)為服務(wù)提供者， N＋ 1 層為服務(wù)用戶(hù)。 N 層利用 N－ 1 層的服務(wù)來(lái)提供它自己的服務(wù)。 服務(wù)是在服務(wù)接入點(diǎn) SAP 提供給上層使用的。 N 層 SAP 就是 N＋ 1 層可以訪問(wèn)N 層服務(wù)的地方。每個(gè) SAP 都有一個(gè)唯一地標(biāo)明它的地址。 相鄰層之間要交換信息，對(duì)接口必須有一致同