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1、、嵌入式计算机系统体系结构功能层应用程序文件系统图形用户 槎口任务管理软件层实时操作系统（RTOS）中间层BSP/ HAL硬件抽象层/ 板极支持包D/ A通用接口嵌入式A/ DROM微处理器硬件层I / OSDRAM人机交互接口嵌入式计算机系统体系主要组成包括:1.硬件层硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（ SDRAM ROM Flash等）、通用 设备接口和I/O接口（ A/D、D/A、I/O等）。在一片嵌入式处理器基础上添 加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了 一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROMfro2 .中间层硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象
2、层( Hardware Abstract Layer , HAL.)或板级支持包( Board Support Package , BSP),它将系统 上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层 软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。3 .系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统(Real-time Operation System , RTOS、文件系统、图形用户接口( Graphic User Interface , GUI)、网 络系统及通用组件模块组成
3、。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。4 .功能层功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序 组成。一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌 入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件 层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算 机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。硬件的设计本网关硬件环境以单片机S3c2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主,实现RJ45接口和RS232接口的数据传输。内容包括硬件环境的初始化, 数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。硬件框图硬件框图是简单的将每
4、个功能模块列出，也是一个基本的模块组合，可 以简洁的每个模块的功能体现出来。其中包括了电源模块，处理模块，串口模块以及网口模块。电源模块主要的用途是负责给整块开发板进行供电，保证每个模块都可 以正常工作。障通信的处理模块主要的用途是负责协议的转换，数据的处理等，以保畅通。串口模块以及网口模块主要的用途是负责各网络相关数据信息的收发。硬件框图观扬违博议更据以太冏机放低据现场校的硬件功能框匿时下嵌入式和以太网的结合正是一个热点关注问题，而嵌入式以太网 技术的主要应用领域便是工业控制网络，即工业以太网，具有以太网接口 的各种智能化仪器仪表正逐步取代传统的测控设备。元件介绍1、嵌入式处理器芯片S3C2
5、440ARM920T系统结构图S3c2440采用了 ARM920T内核，拥有强大的指令集，0.13um工艺的CMOS标准宏单元和存储编译器以及一种新的总线结构它采用了新的总线 架构，Advanced Micro controller Bus Architecture（AMBA。它的低功耗精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。S3C2440的杰出特性是它的CPU核，是由 ARM公司设计的 16/32 位ARM920T RISC处理器（400MHZ。它通过提供全面的、通用的片上外设， 大大减少了系统电路中除处理器以外的元器件配置，从而最小化系统的成 本。ARM920T是ARM92
6、0TDMI系列中一款通用性的微处理器，由内核、高速缓存和内存管理单元（ MMU组成。支才1字节（8位）、半字（16位）、 字（32位）3种数据类型，其中，字需要 4字节对齐，半字需要 2字节对 齐。工作于 ARM犬态时，处理器执行 32位的，字对齐 ARM旨令。ARM920T体系结构将存储器看做是从零地址开始的字节的线性组合。从0字节到3字节存放第一个存储的字数据，从 4字节到7字节存放第二 个存储的字数据，依次类推。作为 32位的微处理器，ARM920T体系结构所支持最大的寻址空间是4GB （2332字节），有2种方法存储字数据：大端格式和小端格式。大端格式中字数据的高字节存储在低地址，字数
7、据的低 字节存放在高地址；与大端存储格式相反，小端存储格式中，低地址中存 放的是字数据的低地址，高地址存放的是字数据的高字节。S3C2440内部结构：S3c2440内部结构 2、以太网控制器 DM9000DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的，单芯片快速以太网MAC控制器。它有一个一般处理接口，一个 10/100M自适应的PHY和4K DWORD 值的SRAM它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容，DM9000还提供了介质无关的接口，来连接所有提供支持介质无关接口功能的家用xx线网络设备或其他收发器。该DM9000支持8位，16位和32 -位接口访问内部存储器,以支持不
8、同的处理器。DM9000物理协议层接口完全支持使用10MBps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和 100MBps下5类非 屏蔽双绞线。这是完全符合IEEE 802.3u规格。它的自动协调功能将自动完成配置以最大限度地适合其线路带宽。还支持IEEE 802.3x全双工流量控制。这个工作里面 DM9000是非常简单的，所以用户可以容易的移植任何 系统下的端口驱动程序。DM9000一款完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC空制器与一般处理接口，一个10/100M自适应的 PHY和4K DWORD：白SRAM。它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容。DM9000内部可分为远程
9、DMA接口、本地 DMA接口、MAC（介质访问控制）逻辑、数据 编码解码逻辑和其他端口。远程DMA接口是指单片机对 DM9000内部RAM进行读写的总线，即 ISA总线的接口部分。单片机收发数据只需对远程DMA操作。本地 DMA接口是把DM9000与网线的连接通道，完成控制器与网线的数据交换。MAC（介质访问控制）逻辑完成以下功能：当单片机向网上发送数据时，先将一帧数据通过远程DMA通道送到DM9000中的发送缓存区，然后发出传送命令；当DM9000完成了上帧的 发送后，再 开始此 帧的发 送。DM9000接收到的数据通过 MAC比较、CRC校验后，由FIFO存到接收缓冲 区；收满一帧后，以中
10、断或寄存器标志的方式通知主处理器。FIFO逻辑对收发数据作16字节的缓冲，以减少对本地 DMA请求的频率。网络控制器 DM900斑用DAVI公司的快速以太网控制处理器，合成了MAC PHY MMU该处理器配备有标准10 M/100M自适应，16K大容量的FIFO, 4路多功能GPIO,掉电，全双工工作等功能。物理层支持以太网接 口协议。由于数据有时是以猝发形式收到的，因此，DM9000还集成有接收缓冲区，以便在接收到数据时能把数据放到这个缓冲区中，然后由数据 链路层直接从该缓冲区里取走数据。链路层通常包括操作系统中的设备驱 动程序和计算机中对应的网络接口卡，它们一起处理与电缆的物理接口细节数据
11、，它的缓冲区可用来暂时存储要发送或接收的帧。它完全支持 IEEE802.3U 规格，支持IEEE802.3x 全双工的流控制。网络驱动功能层次 如图3.6 。DM9000 网络驱动程序(struct net device )DM900画络驱动的功能层次DM9000还提供了介质无关的接口，来连接所有提供支持介质无关接口功能的家用xx线网络设备或其他收发器。该DM9000支持8位，16位和32 -位接口访问内部存储器，以支持不同的处理器。对DM9000读写操作，首先对DM9000正确寻址。AEN（地址允许）是输入引脚片选信号。SA4SA9是地址总线49位，当AEN低且SA9和SA8高，而SA7、S
12、Aa SAS SA4为低时, 则DM9000被选中。DM9000默认I/0 基地址为 300H。CMD引脚用于设置 MAND奠式，CMD为高时，选择数据端口。CMD为低时，选地址端口。数据端口和地址端口的地址码由下式决定：DM9000地址端口 =高位片选地址+300H+0H;DM9000数据端口 =高位片选地址+300H+4H;DM9000芯片电路引脚见图:OT-S OD盲OS 口口 Ad 0Lag Z8一 28 ylo s 在na oqxzn 028 sJJa o口山UJ MokLIUJ ss 8言 一00.徵 Baro 8言 aOAa 00B工 2n n n n n n n n n1 XL
13、 JI n n n n -J n r r JL -J JI 口 口寸心 8Lr: ; ZlSC2OSD21 TEST5SD22 SC23SC24 SE25SC20 DGNDSC27 SC2BSD29 SD30SO3I DSDO AVDDTXO* TXO+ AGNC AGNCRXI- RXk .flVDC ,AV DC EGRESllilninlml 09 37 -5432109765 4321 o & d 7 05 4 44 4444 44 4f*l$33(33333 322221DM90007e7778790e1E263*85昵87M8S箕91929394找党97轴95100二二二二二二 L
14、ILILILI 匚二二二一JULJLJ = = = = = = =ITOGNDMGLINK D A AKE JR P.Y_RST#CHjNDSD15 SDNSD13 SD123D113010SD9 SOBOVDD ioie CMD七A4 SA5SAOSA7SA9DGNDTrnUUUUUUUUUUUUUULUUUUULLUB 290 再3 岳n R b(-61L fnlbUJL %居JL 一一口山,一 9-8 s helm MR N 口8 Ls Don ODS E 福 md 花工QDM900*片电路引脚图、系统软件数据流程由现场总线端通过 RS232 口发送数据到以太网的数据流向，事先约定好 HDLC的帧格式和数据传输的波特率。数据通过串口缓冲区和以太网控制芯片缓冲区发送到网上，经过了HDLC解帧，单片机控制封包，添加以太网传输时所需的信息等处理。反之则经过以太网芯片处理，单片机控制解包,HDLC封帧等步骤。最终实现通信可能。系统软件数据流图如下HDLC协议数据CRC校7TA串口缓冲UDP、IP以
