【正文】 .... 20 4..4嵌入 式 Web服務(wù)器的工作流程 ......................................................................... 22 Web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn) .................................................................................. 23 謝辭 ............................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 無錫科技職業(yè)學(xué)院由于 Inter 技術(shù)的滲透，嵌入式系統(tǒng)正變得越來越智能化并具有越來越多的網(wǎng)絡(luò)友好特性 。我們可以用微控制器加以太網(wǎng)接口芯片，取代 PC機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，組成嵌入式Web 服務(wù)器 系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)傳感器自動(dòng)跟蹤各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息，把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，并及時(shí)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上；相關(guān)的工作人員就可以通過 Web 技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、管理和維護(hù)，從瀏覽器上直接監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，這樣就大大提高了生產(chǎn)效率和管理水平。由于 HTML 語言的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性，只要在嵌入式設(shè)備中有一個(gè)微型服務(wù)器 ， 就可以使用任意一種 Web瀏覽器接收和發(fā)送信息。國(guó)內(nèi)的有 Webit 對(duì)于嵌入式 Web 服務(wù)器的研究和應(yīng)用，其意義是重大的。所以如何設(shè)計(jì)這種特別的 Web服務(wù)器，如何在嵌入式設(shè)備中安裝 Web 服 務(wù)器，就成了嵌入式 Web服務(wù)器的發(fā)展和研究方向。 無錫科技職業(yè)學(xué)院由于其先進(jìn)的指令集以及單周期指令執(zhí)行時(shí)間， ATmega128 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。空閑模式時(shí) CPU 停止工作，而 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作，寄存器的內(nèi)容則一直保持；省電模式時(shí)異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，以允許用戶維持時(shí)間基準(zhǔn)，器件的其他部分則處于睡眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時(shí) CPU 和所有的 I/O 模塊停止運(yùn)行，而異步定時(shí)器和 ADC 繼續(xù)工作，以減少 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式時(shí)振蕩器工作而其他部分睡眠，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展 Standby 模式則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。 LAN91C111 主要特點(diǎn) ： （ Auto_Negotiation）： 10/100M，全雙工 /半雙工收發(fā)方式 8KB的 FIFO RAM 無錫科技職業(yè)學(xué)院 ，帶有低通濾波器、 100BaseTx/10BaseT的傳輸端 NEC公司的 62256 62256 是 32K 的低功耗靜態(tài) RAM 存儲(chǔ)器 . 用 P0 和 P2來擴(kuò)展外部 ram（就是用 P0 和 P2與 62256 對(duì)應(yīng)的管腳相連接） 。嵌入式系統(tǒng)工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 硬件系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 ATmega128 的指令執(zhí)行是基于流水線技術(shù)的，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行完成，當(dāng)外接晶振達(dá)到 16MHZ 時(shí)，該 CPU 的執(zhí)行速度理論可以達(dá)到16MIPS 的性能。 JTAG 是系統(tǒng)必需的接口，它用于將用戶編寫的程序下載到 ATmega128 中執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)控制器和顯示控制器是本系統(tǒng)的兩個(gè)重要的組成部分，它們都是通過 PC104 總線和 CPU 相連接的。 存儲(chǔ)模 塊 由于 ATmega128 芯片內(nèi)部的 SRAM 大小只有 4KB，運(yùn)行 μC/OS II 嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序 是比較困難的 ，所以 擴(kuò)展了 一個(gè) NEC公司的 62256是 32KB的 SRAM 芯片。 網(wǎng)絡(luò)模塊 網(wǎng)絡(luò)接口模塊是本系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì)的核心部分，也是最難的部分。 LAN91C111 提供的總線接口單元 BIU 可以方便地與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)無錫科技職業(yè)學(xué)院在本系統(tǒng)中 LAN91C111 使用 8位異步總線接口與 ATmega128 相連，極大地提高了系統(tǒng)的吞吐量。 nSRDY、 nDATACS、nVLBUS 是工作在 32 位數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，而本接 口是 8 位數(shù)據(jù)傳輸，故不使用。 本系統(tǒng)采用 LAN91C111 作為網(wǎng)絡(luò)接口，研究其內(nèi)部的工作機(jī)制是編寫驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)。 LAN91C111 寄存器地址映射 LAN91C111 內(nèi)部的寄存器分為 BANK0BANK3 共四頁 。不論當(dāng)前頁是哪一頁，改變 BSR的值就可以切換 BANK，利用 16個(gè)字節(jié)地址空間映射到 I/O口就能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)芯片的操作。在數(shù)據(jù)傳送到 RAM 時(shí)，數(shù)據(jù)包的包號(hào)在 TX FIFO 中排隊(duì)，然后按照 FIFO 規(guī)則逐個(gè)將數(shù)據(jù)包傳送到 PHY 模塊進(jìn)行 4B5B 編碼，并經(jīng)過擾頻器整理后送到發(fā)送數(shù)據(jù)端 。接收數(shù)據(jù)時(shí)， LAN91C111 首先將數(shù)據(jù)包復(fù)制一份并 送到解擾頻器后，再送到 4B5B 解碼器解碼，而 EPH 模塊根據(jù)數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址是否為本網(wǎng)卡的 MAC 地址或廣播地址 、 多播地址來決定數(shù)據(jù)包的取舍。當(dāng)數(shù)據(jù)包被取走后， MMU 釋放此塊內(nèi)存。 緩存中的數(shù)據(jù)幀格式 無錫科技職業(yè)學(xué)院 下兩個(gè)字節(jié)并為一個(gè)字，低 11 位記錄緩存當(dāng)前頁的占用情況，含以太幀、狀態(tài)字、字節(jié)記數(shù)和最后一個(gè)控制字的長(zhǎng)度，發(fā)送時(shí)由用戶填寫?？刂谱止?jié)格式如圖 所示。 ODD 為 0表示數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是偶數(shù)，最后一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)無效。 CRC 為 0 表示不加 CRC 校驗(yàn)。 (2) 收到含有正確地址的 數(shù)據(jù) 包 后 ， MMU 請(qǐng)求 分配 存儲(chǔ)空間，并分派一個(gè)packet number，內(nèi)部的 DMA 邏輯產(chǎn)生連續(xù)的地址，并將接收到的字寫到 內(nèi)存 中 。當(dāng)檢測(cè)到包結(jié)束， status word 被寫到接收包的最前面， byte count 寫到 第 2個(gè)字。 如果 CRC 校驗(yàn)不正確，存儲(chǔ)空間被釋放，而且不產(chǎn)生中斷。當(dāng)處理結(jié)束 后 ， CPU 向處理器發(fā) 送 命令釋放使用的存儲(chǔ)空間和 packet number。嵌入式系統(tǒng)工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 二 章 μC/OS II 嵌入式 操作系統(tǒng)的移植 μC/OS II的 概述 μC/OS II 是一種基于優(yōu)先級(jí)的搶占式多 任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)， 包含了實(shí)時(shí)內(nèi)核、任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)間通信同步（信號(hào)量，郵箱，消息 隊(duì)列）和內(nèi)存管理等功能。 /OS II 簡(jiǎn)介 μC /OS II 是一個(gè)完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。至今，從 8位到 6 4 位， μC/OS II已在超過 40 種不同架構(gòu)上的微處理器上運(yùn)行。實(shí)際上， μC/OS II已經(jīng)通過了非常嚴(yán)格的 測(cè)試，并且得到了美國(guó)航空管 理局（ Federal Aviation Administration）的認(rèn)證，可以用在飛行器上。除此以外， μC/OS II 的鮮明特點(diǎn)就是源碼公開，便于移植和維護(hù) μC/OS II的移植 要把 uC/OS II 成功地移植到某一處理器上 .該處理器必須滿足以下要求： C 編譯器能產(chǎn)生可重入代碼。 ，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷 (通常在 10 至 100Hz 之間 )。 CPU 寄存器讀出和存儲(chǔ)到堆?；騼?nèi)存中的指令。嵌入式系統(tǒng)工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 uC/OS II 移植的相關(guān)工作 uC/OS II 的移植工作主要涉及與處理器相關(guān)的以下內(nèi)容： 與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型聲明 ()不同的處理器有不同的字長(zhǎng) .所以必須定義一系列數(shù)據(jù)類型以確保移植的正確性。 改寫與任務(wù)管理相關(guān)的函數(shù) ()uC/OS II 移植需要改寫 6個(gè)與任務(wù)管理相關(guān)的函數(shù) .它們是： OSTaskStkInit()、 OSTaskCreatHook()、OSTaskDelHook()、 OSTaskSwHook()、 OSTaskStatHook()、 OSTaskTickHook()其中只需對(duì) OSTaskStkInit()編寫代碼，后 5個(gè)函數(shù)必須聲明，但是內(nèi)部并沒有代碼。 編寫與任務(wù)切換相關(guān)的函數(shù) ()， uC/OS II 的移植要求用戶編寫四個(gè)與處理器相關(guān)的匯編語言函數(shù)： OSStartHighRdy()、 OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、 OSTickISR()。它主要完成三件事：一是通知操作系統(tǒng)，多任務(wù)調(diào)度已經(jīng)開始；二是使 SP 指向優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)的任務(wù)棧棧頂；三是恢復(fù)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境。在 OSStartHighRdy( )啟動(dòng)之前，必須調(diào) OSTaskSwHook( )函數(shù)，通過檢查變量 OSRuning來確定 OSTaskSwHook( )函數(shù)被調(diào)用的對(duì)象。由于任務(wù)創(chuàng)建時(shí)堆棧的結(jié)構(gòu)就是按中斷后的堆棧結(jié)構(gòu)初始化的，執(zhí)行中斷返回指令后就切換到了新任務(wù)。 無錫科技職業(yè)學(xué)院在此過程中，變量 OSTCBCur 始終包含一個(gè)指向當(dāng)前運(yùn)行任務(wù) OS_TCB的指針。為了讓更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能立即運(yùn)行，所以需要在中斷中進(jìn)行任務(wù)切換。 OSIntCtxSw( )是一個(gè)中斷級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)。 OSIntCtxSw( )需要調(diào)整堆棧指針，去掉堆棧中一些不需要的內(nèi)容，以使堆棧中只包含任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境。為了達(dá)到這一要求，可以使用硬件定時(shí)器，也可以從交流電中獲得 50/60Hz 的時(shí)鐘頻率。 如果用戶的編譯器支持插入?yún)R編語言代碼，可將所有與處理器相關(guān)的代碼放到 文件中， 該文件便不再需要。 為了測(cè)試移植的結(jié)果，使用高奇 ICD DEMO 教學(xué)實(shí)驗(yàn)板并利用板上資源創(chuàng)建TempTask()、 LEDTask()及通過 RS232 實(shí)現(xiàn)的 Shell 任務(wù)。由于 PIC 的 USART 中只有 2 個(gè)字無錫科技職業(yè)學(xué)院因此程序開發(fā)人員可以在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中 .靈活地改寫其源代碼 .以滿足用戶特定的需求。 無錫科技職業(yè)學(xué)院LwIPsource etlwiparch 目錄下。下面分幾部份分別說明相應(yīng)文件的實(shí)現(xiàn)原理和過程。C/OS IIamp。這應(yīng)該與用戶實(shí)現(xiàn) 181。 此外還有一點(diǎn)：一般情況下 C語言的結(jié)構(gòu)體 struct 是 4字節(jié)對(duì)齊的，但是在處理數(shù)據(jù)包的時(shí)候， LwIP 使用的是通過結(jié)構(gòu)體中不同數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度來讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)的，所以，一定要在定義 struct 的時(shí)候使用 _packed 關(guān)鍵字，讓編譯器放棄 struct 的字節(jié)對(duì)齊。比如在 Skyeye（ C33209）上對(duì)應(yīng) gcc 編譯器的定義： define PACK_STRUCT_FIELD(x) x __attribute__((packed)) define PACK_STRUCT_STRUCT __attribute__((packed)) define PACK_STRUCT_BEGIN define PACK_STRUCT_END sys_arch操作系統(tǒng)相關(guān)部份 sys_arch.[ch]中的內(nèi)容是與 OS 相關(guān)的一些結(jié)構(gòu)和函數(shù)，主要可以分為四個(gè)部份： (1) sys_sem_t 信號(hào)量 LwIP 中需要使用信號(hào)量通信，所以在 sys_arch 中應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)量結(jié)構(gòu)體和無錫科技職業(yè)學(xué)院C/OSII 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)量 OS_EVENT 的各 種操作，并且功能和 LwIP上面幾個(gè)函數(shù)的目的功能是完全一樣的，所以只要把 181。 (2) sys_mbox_t 消息 LwIP 使用消息隊(duì)列來緩沖、傳遞數(shù)據(jù)報(bào)文，因此要在 sys_arch 中實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列結(jié)構(gòu) sys_mbox_t，以及相應(yīng)的操作函數(shù)： sys_mbox_new（） //創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列 sys_mbox_free（） //釋放一個(gè)消息隊(duì)列 sys_mbox_post（） //向消息隊(duì)列發(fā) 送消息 sys_arch_mbox_fetch（） //從消息隊(duì)列中獲取消息 181。C/OSII 沒有對(duì)