基于DSP嵌入式以太网通信平台的设计

到 的数据 ） 。
图 ２ ＴＭＳ ２ Ｆ ８ ２和 Ｃ ８ ０ Ａ 的硬 件 连 接 图 ３０ ２ １ Ｓ ９０
３ 以太 网驱 动程序 的开 发 网卡 驱动 程序 主要 包 括 网 卡 的初 始 化 、 据 的 发 数 送 和接 收 。
３ １ 初 始 化 工 作 ．
４ 嵌入 式操 作 系统 ￣ ／ ｓ Ⅱ的移植 ｃｏ －
速发展 以及 Ｄ Ｐ应用 领域 的 日益 广泛 ， 能更 强 大 的 Ｓ 功 Ｄ Ｐ芯 片将 不 断涌 现 。将 Ｄ Ｐ的强 大 运算 处 理 能 力 Ｓ Ｓ 和远 程设备 联系起 来 ， 将会 使 网络 上 的信 息 资 源共 享 得 以更 方便 的实现 ， 这必将 进一 步扩 展 Ｄ Ｐ的应用 前 Ｓ
图 １ 基 于 ＴＭ Ｓ ２ Ｆ２ １ ３ ０ ８ ２的 以 太 网 通 信 系 统 硬 件 结 构 图
Ｆ ８ ２和 Ｃ ８ ０ Ａ 的硬件 连接 如 图 ２所示 。 ２１ Ｓ ９０
２ 系统的 软件设计 本 系 统 的 软 件 主 要 包 括 以 太 网 驱 动 程 序、
ｕ ／ —Ｉ 操作 系统 和 ｕＰ协议栈 软件 ３部分 。 Ｃ ０ｓ Ｉ Ｉ 除了应用层程序之外 ， 入式操 作系 统 ｕ ／ Ｓ ｌ 嵌 Ｃ ０ —Ｉ 可 以 看 做 是 系 统 软 件 的 功 能 扩 展 ， 络 控 制 芯 片 网 Ｃ ８ ０ Ａ驱 动程序 扩展 了操作 系统 访 问网络设 备 的能 Ｓ ９０
３ ３ 数 据 帧的发送 ．
读取数据 ，分配数 据存 储空间
＼
成 ／
数据 帧 的发送 主要 经 过 两个 环节 。首 先 ， 主机 先
要 把需要 发送 的数 据 帧存 储 到 芯 片 Ｃ ８ ０ Ａ 的缓 存帧转 换成 以太 网的数
基 于 ＤＳ Ｐ嵌入 式 以太 网通 信平 台的设 计
刘 洋 ，杨 浩
（ 徽 工 业 大 学 电 气信 息 学 院 ，安 徽 马 鞍 山 ２ ３ ０ ） 安 ４０ ０
摘 要 ：介 绍 了基 于 Ｄ Ｐ 的嵌 入 式 以太 网系 统 的 数 据 传 输 方 法 ，采 用 ＴＭＳ ２Ｆ ８ ２ Ｓ 为 主 处 理 器 ，通 过 以 Ｓ ３０ ２１Ｄ Ｐ
量 、 和类 型定义 。 宏
（ ２） ＯＳ — Ｃ Ｕ Ｐ — Ａ． ＡＳ Ｍ 主 要 包 括
动、 网络应 用程 序 、 Ｉ 议栈 ３者 间 的关 系 如 图 ５所 ｕＰ协
示 ［， 。 －７ ６］
网络应用程序
ＯＳ Ｓ ａ ｔ ｇ Ｒｄ （ ） ＯＳ ｘ ｗ（ ） ＯＳ ｎ Ｃｔ Ｓ （） ２ ｔ ｒＨｉ ｈ ｙ 、 Ｃｔ Ｓ 、 Ｉｔ ｘ ｗ 、
景。
参考文献 ：
［ ］ 易 杰 ． 于 ＴＭＳ ２ Ｆ ８ ２的 快 速 以 太 网 通 信 系 统 平 台 １ 基 ３０ ２ １
口］ 今 日电子 ，０ ８ ７ ：５８ ． ． ２ ０ （ ）８ —８
［］ 崔钊， ２ 高蒙 ． 于 Ａ Ｍ 和 Ｃ Ｏ ｌ 以太 网实 时数 据采 集 基 Ｒ ／ Ｓｌ 的 通 信 系统 设计 ［］计 算 机测 量 与 控 制 ，０８ ２ ：７—７． Ｊ． ２０ （）２ ３２５ ［ ］ 关 宗 安 ， 丛 久 ， 芝 贤 ， 基 于 Ｔ ３０ ２ １ Ｓ 的 ３ 仲 张 等． ＭＳ ２ Ｆ ８ ２Ｄ Ｐ
的 ＯＴ ＯＭ， ＰＲ 由于在 Ｆ ８ ２上 运行 操 作 系 统 和 以太 ２１ 网协议 栈需 要有 足 够 大 的 Ｒ ＡＭ 空 间 ， 以考 虑外 扩 所
一
益普 及 ， 嵌入式 设备 的数 字 化 和 网络 化 已经 成 为 必 然
趋势， 以太 网技 术在 工业控 制领域 迅速发 展 ， 一代 工 新 业 自动 化 网 络 都 涉 及 到 以 太 网 通 讯［ 。 本 文 通 过 １ ］ ＤＳ 芯 片 ＴＭＳ ２ Ｆ ８ ２ 和 以 太 网 控 制 芯 片 Ｐ ３０２１
第 ３期 （ 第 １２期 ） 总 ７
２１ ０ ２年 ６ 月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴＩ） （Ｎ
Ｎｏ． ３
ｊｉ． ｔ１ ｌ
文 章 编 号 ：６２ ６ ｌ （Ｏ ２ Ｏ —０ ０ ０ １ ７— ４ ３ ２ １ ） ３０ ３－ ３
片 Ｓ ＡＭ。 本 系 统 中 采 用 ３ Ｖ 供 电 的 Ｒ ．３
Ｃ ８ ０ Ａ， Ｓ ９ ０ 以及 实 时操作 系 统 ｕ ／ Ｓ Ｉ 以太 网协 Ｃ Ｏ —Ｉ 和 议 栈 ｕＰ在 Ｄ Ｐ上 的 移植 ， 而 实 现 了 ＤＳ Ｉ Ｓ 进 Ｐ与 其 他 通 信设 备 的以太 网通信 。
所谓 移植 ， 就是 使嵌 入 式 的多 任务 实 时操 作 系统 在所 要 移植 的微 处 理 器 上运 行 。在 移 植 的过程 中 ， 由
于处理 器不 同 ， 与处 理器 相关 的移植 代码 也不 同 ， 移植
主要 涉及 以下 ３个 文 件 ： — Ｐ Ｈ、 Ｓ Ｃ Ｕ— ０Ｓ Ｃ Ｕ． Ｏ — Ｐ Ａ．
中 的数据读 人 ， 行 芯片 的初 始 化 ； 则就需 要 重新设 进 否
置寄 存 器 。一 般 软 件 在 进 行 初 始 化 之 后 ， 一 个 有 ３ Ｏｍｓ以上 的延 时 ， Ｓ ９ ０ 才能执 行其 他 的操 作 ， Ｃ ８０ Ａ 以
保 证 芯片 的复位［ 。 ５ ］
网卡初始化 （ 网卡地 址、引脚地址和 中 断、寄存器 及相应配置 ）
ｕｉ ｐ
＿
ｎｃ 囊 豢 ｔｌ ｔ
及 设 备 驱 动 间 的关 系
图 ５ ｕＰ协 议 栈 、 ｌ 网络 应 用 程 序 和 系统 硬 件
６ 系统应 用测试 测试表 明 ， 系统 可 以顺 利 实 现 网络 通信 系统 所 本
具备 的各项 功能 。随着数 字信 号处理 理论 与技术 的快
通 信接 口模块 、 机 接 口控 制 模块 。各 模 块 的作 用分 人
别为 ： 主 Ｃ Ｕ 模 块是 系统 的核 心 ， 要对 外 部设 备 ① Ｐ 主 经 ＡＤ转换后 的信 号 进行 运 算 和 处理 ； ②信 号 采集 模 块 主要对 外部设 备传送 过来 的数据 信号 进行过 滤和 处 理 ， 之成 为能被 Ｃ Ｕ 处理 的数 据 信号 ， 把 数 据 通 使 Ｐ 并 过 ＡＤ转换传 给 Ｃ Ｕ 模块 ； 以太 网通 信接 口模块 主 Ｐ ③ 要是 对 由 Ｃ Ｕ 处 理后 的数 据 结 果上 传 至 上位 机 进 行 Ｐ
收 稿 日期 ：２ １ １－ ９ ０ 卜 ２ １ ；修 回 日期 ：２ １— １０ ０ ２ ０— ９
力 ， Ｃ ／Ｐ协议软件扩展 了操作 系统的 网络通信能力 。 Ｔ ＰＩ
Ｔ ＰＩ Ｃ ／Ｐ通 常 由以下 ４个层 次 组成 ：
（ ）网络接 口层 ， １ 它包 括 Ｃ ８ ０ Ａ 的驱 动 程序 以 Ｓ ９０
・ １ ３ ・
及 直接 访 问 Ｃ ８ ０ Ａ硬 件设 备 。 Ｓ９０ （ ）网络 层 ， 责两个 数据 端 的数据传 送 。 ２ 负 （ ）传输 层 ， ３ 为两 台主 机 上 的应 用 程 序 提 供应 用
程序 间 的通信 。 （ ）应用 层 ， ４ 负责处理 专用 的应 用程 序 。
０ 引 言
Ｔ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２ 并选 择 Ｃ ８ ０ Ａ 作 为 以太 网控 制器 ， ３０ ２ １ ， Ｓ ９０
近年来 ， 着 网络 技术 的飞速 发展 ， 息共 享 的 日 随 信
在 Ｆ ８ ２片上包含 了 １ ８ ２１ ２ Ｋ×１ ６位 的 Ｆ ＡＳ ｌ Ｋｘ Ｌ Ｈ、 ８ １ ６位 的 Ｓ ＡＭ、 Ｋ×１ 的 Ｂ ｏＲＯＭ 和 １ Ｒ ４ ６位 ｏｔ Ｋ×１ ６位
０ Ｔｉ ＩＲ（） Ｓ ｃＳ ｋ 四个子 函数 。
（ ）Ｏ — Ｐ Ｃ Ｃ 主要定 义 了 ６ 函数 ， 中最 ３ Ｓ Ｃ Ｕ— ． 个 其
主要 的是 ＯＳ ａｋ ｔＩｉ（） 主要 用 于对 用 户 任 务 的 Ｔ ｓ Ｓｋ ｎｔ ，
ｕＰ Ｉ 协议栈
堆 栈进行 初始化 ， 其余 的 函数用 于对 系统 内核 的扩 展 。
作 者 简 介 ：刘 洋 （９ ６） １ ７ 一，男 ，安 徽 阜 阳 人 ，中 教一 级 ，在 读 硕 士 研究 生 ，主 要 从 事 嵌 入 式通 信 系统 的 应用 与研 究 工 作 。
２１ 年 第 ３ ０２ 期
刘 洋 ， ： 于 Ｄ Ｐ嵌 入 式 以 太 网 通信 平 台 的设 计 等 基 Ｓ
在程序 运行 中 ， 始化操 作是 通过 函数 Ｃ ８ ０ Ａ 初 Ｓ ９０ － Ｉ ｉ 来 实 现 的 ， 功 能 是通 过 网络 接 口来 接 收外 部 ｎｔ （） 其
数据。
３ ２ 以 太 网数 据 帧 的 接 收 ． 中断请求 ｌ
有网络数据？＝—— 络数 ＞ ＝ ＝
＼ ／
丢弃该帧数据 Ｉ
据包 ， 将其 发 送 到 网 络 上 。数 据 帧 的 发送 流程 如 图 ４
所示 。
图 ３ 数 据 帧 接 收 流 程
（ ）ＯＳ Ｃ Ｕ． 主要 包 含 了 与 处理 器 相 关 的 常 １ ＿Ｐ Ｈ
・
３ ・ ２
机 械 工 程 与 自 动 化
２１ ０ ２年 第 ３期
在 Ｄ Ｐ上要 实现 百兆快 速 以太 网通 信 ， Ｓ 主要 考 虑 以下 两个 方面 ： ①怎 样将 数 据 通 过 控制 硬 件 设 备传 送 到 以太 网 中 （ 之 如何 将 以太 网 中 的数据 传送 到 ＤＳ 反 Ｐ
内） ② 怎样生 成将 要发 送 的 数据 （ ； 或者 如何 接 收将 要
太 网控 制 器 硬 件 驱 动 和嵌 入 式 ｕＰ协 议 栈 的 移 植 ， 实现 了 以 以太 网控 制 芯 片 Ｃ ８ ＯＡ 与 ＴＭＳ ２ Ｆ ８２数 字 ｌ Ｓ９０ ３０ ２ １