基于嵌入式的网关软硬件设计
基于嵌入式技术的家庭网关设计
根据所 支持 设备 的特点 ， 将它 等分为 ８份 ， 一份有 每 １８ ２ ＭＢ， 为 一 个 Ｂｎ ， 操 作 方 便 独 立 给 每 个 称 ａｋ 为 Ｂｎ ａｋ一个 片选 信 号 （ Ｇ Ｓ ｎ Ｃ７一ｎ Ｃ ０ ， ８个 片选 Ｇ Ｓ ）这
成 ：Ｃ Ｍ Ｕ主控模块 、ｔ ｍ ｔ Ｅｈ ｅ 接人模块、 ｅ 存储模块 、 基 于 Ｕ Ｂ接 口的蓝牙模块 、 Ｓ 人机界 面模块 ， 总体结 其 构如 图 １ 所示 ｊ 。
网关 。
篙船户：
图 １ 家 庭 网关 硬 件 平 台
括 串 口、 以太 网 、 Ｓ Ｉ 、Ｉ、 Ｓ８ 、 外 、 Ａ Ｕ Ｂ、Ｉ Ｉ Ｒ ４５ 红 Ｓ Ｃ Ｃ Ｎ总 线 接 口、 鼠标 等接 口 ， 外 还支 持 丰 富的存 储 设 备 ， 另
如 ：Ｄ卡 、 Ｓ ＭＭＣ卡 、 Ｆ卡 和硬盘 等 。它是 整 个家 庭 Ｃ
家庭 网关 采 用 无 线 蓝牙 通 信技 术 ， 以高性 价 比
息家 电网络中设备的管理和控制。
￥ Ｃ ４ ０是 ３ ３ ２１ ２位处 理器 ， 理论 上可 以 寻址 的 它
空 间范 围是 ４ Ｂ， Ｇ 但其 中有 ３ Ｂ的空 间都 预 留给处 Ｇ 理器 内部 的寄存 器 和其 他 设备 了 ， 留给外 部 可 寻址 分 为是 １ Ｂ 也 就 是 ０Ｏ０００ Ｏ３ Ｆ Ｆ Ｆ 总 Ｇ ， ｘ００００一 ｘＦ Ｆ ＦＦ，
摘 要： 家庭网关是嵌入式技术与智能家庭网络技术结合 的产物 ， 它用于家庭 网络 与外部 网络之间的互连 。以 Ａ Ｍ Ｒ
核的 ３ ２位嵌 入式微 处理器作为硬件平台 ， 结合无线蓝牙通信技 术 ， 件系统结构及接 １电路进 行设 计 ， 了家 对硬 ： ３ 构建
庭 网关 的软件平 台 ， 移植嵌 入式操作系统 Ｃ ｎｘ 实现了一个方便 、 ｉ ｆｕ ， 实用 的家庭网关。 关键词 ： 家庭 网关 ； 嵌入式 ；３ ２ １ ； ｌ ｕ ￥Ｃ ４０ Ｃｉ ｘ ｎ
分析国产化操作系统Reworks的嵌入式网关软件设计
分析国产化操作系统 Reworks 的嵌入式网关软件设计发布时间：2022-11-13T02:30:03.319Z 来源：《中国科技信息》2022年第14期作者：周文吉昱玮薛亚楠[导读] 自二十一世纪以来，我国现代航空平台信息化程度普遍升高周文吉昱玮薛亚楠北方自动控制技术研究所 030006摘要：自二十一世纪以来，我国现代航空平台信息化程度普遍升高，其中机载任务系统需要采用IP协议与地面系统开展无线组网活动。
对此，本文基于国产化操作系统Reworks设计出一套能够实现嵌入式的网关软件框架，通过分析其关键技术及软件架构后，在不添加硬件成本的情形下，利用现有的机载通信设备实现软件升级并满足IP支持能力，将机载任务实现与太网通信设备的高速互联效应。
最终利用无线网络接入地面系统，实现航空平台空地一体化IP总网通信，为改造现有通信设备及其综合化通信设备增加IP能力的应用奠定基础。
关键字：嵌入式网关；Reworks；国产化操作系统前言：网关作为将两个使用不同协议网络连接在一起的设备，除了具备基础的路由功能之外，还能够令两个不同协议及之间进行转换，实现不同网络间的互联通信功能。
其中嵌入式网关主要采用嵌入式处理器作为硬件平台的方式，具备非常明显的可靠性高、体积小且低功耗等优势特征。
随着我国近年来机载通信设备逐步采用模块综合化设计等多类型的设计方式，越来越多的学者将重点放在研发一套通用的嵌入式网关软件框架上，以此来通过软件升级实现设备的IP无线通信支持。
成效最为明显的就是在利用Reworks网络驱动工作机制及其IP协议基础上，设计出一种基于Reworks的嵌入式网关软件框架，相比与现有系统来说，能够支撑以太网物理层上的各层协议，且不再限制于机载或地面IP地址必须配备不同网段的硬性条件中。
1.国产化操作系统Reworks的嵌入式网关软件设计关键技术1.1技术原理国产化操作系统Reworks的嵌入式网关软件设计，主要将任务以太网的原始网络包封在机载的RapidIO高速通信总线数据帧当中，然后发送给通信设备模块，并将来自通信设备模块中上报的地面数据提取出以太网数据帧信息，紧接着发送到记载任务以太网当中，实现原始以太网数据包在地空VFH等无线网络传输中的最终目标。
嵌入式网关设计流程
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一、需求分析。
1. 确定网关的功能和性能要求，与相关利益者进行沟通，了解他们对网关的期望，例如支持的通信协议、数据处理能力、安全性等。
嵌入式智能家居网关的设计与实现
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＮＵ Ｃ９ ５ ０． ＣＣ２ ５ ３ ０ ， ｓ ｍａ ｒ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ， ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ， ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
智 能 家 居 网 关 是 整 个 智 能 家 居 的核 心 ，完 成 Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ协 议 栈 到 物 联 网 协议 栈 的转 换 从 而 实 现 通过 以太 网 控 制 家 庭 内部 设
ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｈ ｏ ｍｅ ｎ ｅ ｗｏ ｔ ｒ ｋ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ． Ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｗａ ｙ ｔ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｎ ｅ ｗｏ ｔ ｒ ｋ
远 程 智 能 终 端 设 备 之 上 ， 同 时 主 控 制 器 内部 配 备 了 Ｓ Ｄ 卡 和
备（ 如通过智能手 机、 Ｐ Ｃ进行 控制 ） ， 并 且 存 储 家 庭 物 联 网 中 的 各种信息 ， 以供 查 询 和 控 制 。 本文中 ， 以 ＮＵ Ｃ ９ ５ ０和 ＣＣ ２ ５ ３ ０为
ｒ ｅ ｃ ｅｉ ｖ ｅ ｆ ｒ Ｏ ｍ ｄｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｘ ｔ ｅｒ ｎ ａｌ ｎ ｅ ｗ ｏｒ ｔ ｋ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａｔ ｉ ｏｎ ｓ ｉ ｇｎ ａｌ ｓ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇｈ ｆ ａｍｉ ｌ ｙ ｎ ｅ ｗ ｏｒ ｔ ｋ ｓ ａｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍ ｔ ｏ ａ ｓ ｍ ａｒ ｔ ｄ ｅｖ ｉ ｃｅ
核 心 芯 片 ，在 嵌 入 式 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ的 基 础 之 上 提 出 了一 种 智 能 家 居 网 关 的设 计方 案 。 １ 总体 方 案 设计 １ ． １ 系统 总 体 设 计 嵌 入 式 智 能 家 居 网关 由 以 Ａ Ｒ Ｍ９处 理 器 ＮＵ Ｃ ９ ５ ０为 核 心 的主控制器 ， 以Ｃ Ｃ２ ５ ３ ０为 核 心 芯 片 的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ协 调 器 模 块 ， 以
基于ARM的嵌入式混合网关的设计
图 4 工程目录结构
整 个 程 序 主 要 完 成 以 下 几 个 部 分 的 任 务 ： 整 个 系 统 μC ／
OS－II 系统首先创建 taskStart 启动的任务， 在该任务中首先调
用 targetInit()初始化整个系统所需 要 的 资 源 ，初 始 化 邮 箱 ，并 创
建 要 求 的 任 务 ，这 些 任 务 中 主 要 是 实 现 CAN 通 信 ，并 建 立 与 上
78
图 3 CAN－bus 接口 个 完 整 的 ，可 移 植 、固 化 、裁 剪 的 占 先 式 实 时 多 任 务 内 核 。 μC ／ OS－II 是用 ANSI 的 C 语言编写的， 包 含 一 小 部 分 汇 编 语 言 代 码，是指可供不同构架的微处理器使用。 这里，我们采用周立功 公 司 提 供 的 基 于 IAR Embedded Workbench 编 译 器 的 μC ／ OS－II 的模板。 改移植模版的结构如图 4 所示。
图 1 数据协议转换的步骤与格式 仍沿用原有开发板。 由于本芯片本身支持以太网接口，以太网通 信 需 要 网 络 变 压 器 ，EasyARM8962 开 发 板 采 用 HR601680 网 络变压器，如图 2 所示。
图 2 以太网接口 芯片本身含有两路 CAN 控制器。 CAN 通信需要转 CPU 的 TTL 电平转换成 CAN 总线的差分电平，开发板采用 CTM8251T 收发器作为电平转化装置，如图 3 所示。 3 网关的软件设计 网管的软件部分设计是采用 μC ／ OS－II 操作系统。 它是一
／ ／ 初始化 CAN 节点
EnableCANInt(pCAN＿Node＿Info);
／ ／ 使能 CAN 中断
CANAcceptFilterSet (pCAN＿Node＿Info, unsigned long ulFrameID,
基于ARM和Linux的嵌入式网关的设计与实现
然 后 再 将 ｃ ｅｔ 过 网 口下 载 到 Ａ Ｍ ｌｎ 通 ｉ Ｒ 开 发板 上 。 同时 在 服 务器 端 编 辑编 译 ｓｒ ｒ ｅｖ ｅ 程 序 ， 置好 双 方 的 ｉ地 址 之后 就 可 以执行 配 ｐ 应 用 程序 实 现开 发 板 和主 机之 间 的通讯 。实 验 证 明 ，我 们 可 以 在 服 务 器 端 接 收 到 来 自 ｚｇｅ 协 调点 的数 据 信息 。 ｉ ｅ Ｂ 测试 成 功后 我 们还 需 要将 客户 端应 用程 序 ｃ ｅｔ ｌｎ 添加 到 ｒ ｄｓ 件系 统 中 ， ｉ ａ ｉ ｍ ｋ文 然后 再 将 其 压缩 的 映像 文 件 ｒｍ ｉ ． 下 载烧 写 到 ａ ｄｓ ｇ ｋｚ 开 发板 的 ｆｓ 。 同时 ， 们还 需要 修 改 系 ｌ ｈ上 ａ 我 统 脚 本／ｔｒ． ｓ ｉ使 开发 板 能 够在 系 统启 ｅ ／ ｓ ｉｔ ｃｃｙｎ ， 动后 自动加 载无 线 网 卡驱 动 和客户 端应 用程 序 ｃ ｅｔ ｉ ｌ ｎ。 ５结 束 语 和 通用 计算 机 不 同 ，嵌 入 式 系统是 面 向 应 用 、产 品和 用 户的 。本 文 就是结 合实 际需 求， 以应 用 为基础 ， 细介 绍 了嵌入 式设 备一 详 网关 开 发设 计 和实 现 的整 体过 程 ，并在 实际 项 目中得 到 了检 验 ，希 望 能对 其他嵌 入 式系 统 产品 的开 发有 一 定的 借鉴 意义 。
（、 １ 中国海洋大学信 息科 学与技 术学院， 山东 青岛 ２ ６０ ２ 中国海洋大学海洋遥 感所 ， ６ １０ 、 山东 青岛 ２ ６ ０ ） ６ １０
摘 要 ： 文设 计 实现 了一款 基 于 Ａ Ｍ 和 Ｌ ｎ ｘ 本 Ｒ ｉｕ 的嵌 入 式 网 关 ， 开发 系统的软 硬 件 平 台及 开发 环境 的搭 建进 行 了介 绍 ， 对 特别是 对 Ｌｎ ｘ下的 串 口程序 开发 和 ｓｃ ｅ 网络编 程部 分进 行 了重 点分 析 。 ｉ ｕ ｏ ｋｔ 关 键词 ： Ｒ 嵌入 式 Ｌｎ ｘ 网 关 ； Ａ Ｍ； ｉ ； ｕ 交叉编 译 ； 串口 ； 网络 编程
基于ARM的嵌入式网关设计
样就构 成 了 ４ ５到 以太 网协议 的转 换 智能 数据 网 ８ 关的原理 ：Ｐ ２ ７ Ｌ Ｃ ４ ８首先初始化 网络 设备 。 Ｉ Ｐ地址 以及
物 理地 址 存 在 Ｆａｈ中 网 关 主 要 完 成 数 据 的 打 包 和 接 ｌ ｓ 包 ． 件 的 整 体 架 构 如 下 如 所 示 ： 据 采 集 周 期 的时 间 硬 根 长 短 确 定 数 据 网关 连 接 电 表 的 个 数 ．一 般 每 个 网关 连
关 键 词 ：ＡＲＭ ７ Ｐ ４ ８ ８ ：Ｌ Ｃ２ ７ ；４ ５总线 ；以 太 网 ；ｕ Ｌｎ ｘ ｃ ｉｕ
０ 引 言
随着 全 球 能 源 消 耗 越 来 越 快 ．我 国 已 经 明 确 提 出
１ 硬 件 结 构
本 文 设计 的 嵌 入 式 网关 主 要 是 应 用 在 节 能监 控 方 面 ． 的 一侧 连 接 的 是 Ｒ 一 ８ 它 Ｓ ４ ５网络 。 侧 是 以 太 网 。 一 这
传输数据
（ ） 行 Ｕ Ｌｎ ｘ 统 移 植 。 ４进 Ｃ ｉｕ 系
收 稿 日 期 ：０ ｏ ８ ６ ２ １ 一０ —２ 修 稿 日期 ：０１ 一 ９ ６ ２ ｏ ０ —１
有 Ｓ Ｒ Ｍ、Ｒ Ｍ 的外部存储器 接 口 ． Ｄ Ａ ＳＡ 多个 串行接 口．
３个 ＩＣ。 个 ＩＳ ２ １ ２． Ｕ Ａ ４个 Ｒ Ｔ和 ３个 Ｓ Ｓ 。 持 １／ Ｐ Ｐ 支 ０
作 者 简介 ： 李晓 鹏 ， ， 西 成 阳人 ， 究 生 ， 究 方 向 为 嵌入 式 系统 与 自动 化 装 置 男 陕 研 研
现 计 机 ２１０ ｏ 代 算 ００９ ，
１０ ｔｅ ｔ Ｃ接 口 ， Ｄ Ａ 和 ＭＩＲ Ｉ 口 ， ０ Ｅｈｍｅ ＭＡ 带 Ｍ Ｉ ＭＩ接 ／ ４个 ３ ２位 的定 时器 ， 个 低 功 耗 的实 时 时 钟 ， 内还 集 中 了 一 片 看 门狗 定 时 器 ，６ １０个 通 用 Ｉ ／ Ｏ。
09光信息 张家文 基于Li n ux操作系统的嵌入式网关
贵州民族大学《Linux系统应用基础教程》基于Linux操作系统的嵌入式网关学院计算机与信息工程学院专业光信息班级 09 光信息姓名张家文学号 200907040054指导教师潘峰老师2012年6月 19日基于Linux操作系统的嵌入式网关张家文摘要：本文介绍了一种基于Linux操作系统的嵌入式网关实现方案。
具体讲述了基于ARM9的软硬件平台的构建。
同时详细阐述了Linux下的串口编程。
网络编程和进程间通信的实现方法。
关键词：嵌入式 S3C2410 Linux一引言近些年，互联网以其便捷、高速传输数据的特点越来越受到人们的青睐。
以太网，互联网等网络架构逐渐在通信、自动化控制领域被广泛的采用，以TCP／IP网络传输通信协议为代表，成熟度较高的开放式网络通信技术，正向各种自动化系统进行渗透，连接并控制所有设备。
而在工业控制和通讯设备中，更多的却是符合RS一232标准的串行口设备。
如何将串行口的数据转发到网络上，实现设备的远程控制、数据的远程传输便成了一个亟待解决的问题。
本文提出了一种基于Linux操作系统和ARM9来实现串口和网口之间的数据相互转发的方案。
嵌入式Linux操作系统和ARM微处理器为核心的嵌入式技术，己在很多领域得到了越来越广泛的应用。
由于网络在未来计算中将发挥非常重要的作用，因此连通性、网络化正逐渐成为嵌入式设备的发展方向，嵌入式设备的网络化已经成为网络发展的必然趋势。
二嵌入式网关的软硬件1 硬件电路硬件电路原理图如图1所示SDRAM (HY57V5 61620CT)20针JTAG以太网控制芯片（DM9000）MCUARM920TS3C2410FLASHE28F128J3AMAX3232图1 硬件原理框图各主要功能模块的组成如下：（1）微处理器MCU本系统采用的嵌入式微处理器是Samsung公司的S3C2410。
S3C2410芯片基于ARM920T内核(16-/32-bit RISC CPU)，采用五级流水线和哈佛结构，提供1.1MIPS／MHz的性能，是高性能和低功耗的硬宏单元。
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基于嵌入式的网关软硬件设计
随着Internet的普及，实现智能家居远程控制不再是人们的梦想，所谓远程控制，是指管理人员在异地通过计算机网络异地拨号或双方都接入Internet等手段，联通需被控制的计算机，将被控计算机的桌面环境显示到自己的计算机上，通过本地计算机对远方计算机进行配置、软件安装程序、修改等工作。
远程唤醒（WOL），即通过局域网络实现远程开机。
CAN是控制器局域网络（Controller Area Network, CAN）的简称，是由研发和生产汽车电子产品着称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO118?8）。
是国际上应用最广泛的现场总线之一。
在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。
近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。
CAN与以太网采用的网络协议，为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
例如，网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信，由于这两个数据终端所用字符集不同，因此操作员所输入的命令彼此不认识。
为了能进行通信，规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后，才进入网络传送，到达目的终端之后，再变换为该终端字符集的字符。
当然，对于不相容终端，除了需变换字符集字符外。
其他特性，如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。
1 网关的硬件设计1.1 系统硬件结构
该系统的硬件部分主要由ARM、以太网接口、CAN接口、高速存储器、JTAG口、复位电路和电源等组成，其系统硬件结构如图1所示。
ARM移植TCP／IP通信协议和CAN 协议，可完成以太网协议和CAN总线协议转换，实现以太网接口和CAN接口通信数据的透明传输。
以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。
以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型。