ARM课程设计UDP通信.docx

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ARM课程设计UDP通信

UDP通信实验

【摘要】

利用基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的ZLG/IP软件包，利用实验板光盘提供的UDPtest软件可以实现实验板跟PC机的数据收发。

【关键词】

ARMUDPμC/OS-II操作系统

目录

第1章硬件实现1

1.1RTL8019AS网络控制器介绍1

第2章µC/OS-II操作系统3

2.1µC/OS-II系统简介3

2.2µC/OS-II的特点3

2.3任务模式3

2.4支持的指令集4

2.5移植µC/OS-II4

第3章ZLG/IP软件包结构和配置6

3.1ZLG/IP软件包结构6

第4章设计过程8

4.1设计步骤8

4.2实验程序10

4.2.1宏定义10

4.2.2RTL8019AS监听任务11

4.2.3UDP通信程序12

4.2.4创建系统任务并初始化14

4.2.5主程序15

4.2.6定时器中断控制16

第5章实验结果19

第6章课程设计体会21

第1章硬件实现

1.1RTL8019AS网络控制器介绍

RTL8019AS是一种全双工即插即用的以太网控制器，它在一块芯片上集成了RTL8019内核和一个16KB的SDRAM存储器。

它兼容RTL8019控制软件和NE20008bit或16bit的传输，支持UTP,AUI,BNC和PNP自动检测模式，支持外接闪烁存储器读写操作，支持I/O口地址的完全解码，具有LED指示功能。

其接口符合Ethernet2和IEEE802.3（10Base5,10Base2,10BaseT）标准。

　　RTL8019AS采用100脚PQFP封装，其主要引角功能如下：

　　引角1－4,97－100：

中断控制INT0-7;

　　引角33：

复位控制；

　　引脚34：

使能控制角AEN,低电平有效；

　　引脚6,7,70，89：

数字电源，＋5V；

　　引脚14,28,83,86：

数字地GND;

　　引脚47,57：

模拟电源：

＋5V；

　　引脚44,52：

模拟地；

　　引脚7－13,15,16,18－27：

ISA地址总线；

　　引脚36－43,87,88,90－95：

ISA数据总线；

　　引脚31：

BootROM读操作控制；

　　引脚32：

BootROM写操作控制；

　　引脚62：

RX接收数据显示LED1脚；

　　引脚63：

TX发送数据显示LED2脚；

　　引脚58,59:

接收数据TPIN+/-;

　　引脚45,46:

发送数据TPOUT+/-;

引脚50,51:

外接晶体。

图1RTL8019AS接线图

第2章µC/OS-II操作系统

2.1µC/OS-II系统简介

µC/OS-II读做“microCOS2”，意为“微控制器操作系统版本2”。

µC/OS-II是著名的、源码公开的实时内核，可用于各类8位、16位和32位单片机、arm或DSP等等。

µC/OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核。

应用程序处于整个系统的顶层.每个任务都可以认为自己独占了CPU，因而可以设计成为一个无限循环。

2.2µC/OS-II的特点

●可移植性（portable）

●可固化（ROMmable）

●可剪裁（scalable）

●可剥夺（preemptive）

●多任务

●可确定性

●任务栈

●系统服务

●中断管理

●稳定性与可靠性

多任务是指：

µC/OS-II可以管理64个任务，然而，µC/OS-II的作者建议用户保留8个给µC/OS-II。

这样，留给用户的应用程序最多可有56个任务。

系统服务指：

µC/OS-II提供很多系统服务，例如信号量、互斥信号量、时间标志、消息邮箱、消息队列、块大小固定的内存的申请与释放及时间管理函数等。

中断管理指：

中断可以使正在执行的任务暂时挂起，如果优先级更高的任务被中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套全部退出后立即执行，中断嵌套层数可达255层。

2.3任务模式

ARM7处理器核具有用户、系统、管理、中止、未定义、中断和快中断七种模式。

用户模式（USERMODE）是ARM通常执行状态，用于执行大多数应用程序；快速中断模式（FIQMODE）支持数据传输或通道处理；中断模式（IRQMODE）用于通用中断处理；超级用户模式（SVCMODE）是一种操作系统受保护的模式：

数据中止模式（ABTMODE）指令预取指中止、数据中止时进入该模式；未定义模式（UNDMODE）当执行未定义的指令时进入该模式；系统模式（SYSMODE）是操作系统一种特许的用户模式。

除了用户模式之外，其他模式都归为特权模式，特权模式用于中断服务、异常或者访问受保护的资源

特权模式中除系统模式之外另5种模式又称为异常模式，在移植过程中必须设置中断向量表来处理异常。

uCOSII的移植主要处理标准中断（IRQ）、快速中断（FIQ）和软件中断（SWI）。

2.4支持的指令集

带T变量的ARM7处理器核具有两个指令集：

标准32位ARM指令集和16位Thumb指令集，两种指令集有不同的应用范围，µC/OS-II包含了这些指令集的切换（TaskIsARM（）和TaskIsTHUMB（）用于改变指令集）。

2.5移植µC/OS-II

µC/OS-II要求所有.C文件的都要包含都文件includes.h，这样使得用户项目中的每个.C文件不用分别去考虑它实际上需要哪些头文件。

使用includes.h的缺点是它可能会包含一些实际不相关的头文件，这意味着每个文件的编译时间可能会增加，但却增强了代码的可移植性。

在本移植中另外增加了一个头文件config.h，我们要求所有用户程序必须包含config.h，在config.h中包含includes.h和特定的头文件和配置项。

而µC/OS-II的系统文件依然只是包含includes.h，即µC/OS-II的系统文件完全不必改动。

所有的配置改变包括头文件的增减均在config.h中进行，而includes.h定下来后不必改动（µC/OS-II的系统文件需要包含的东西是固定的）。

这样，µC/OS-II的系统文件需要编译的次数大大减少，编译时间随之减少。

µCOS-II不使用C语言中的short、int、long等数据类型的定义，因为它们与处理器类型有关，隐含着不可移植性。

代之以移植性强的整数数据类型，这样，既直观又可移植。

在使用周立功提供的µC/OS-II模板的任何功能之前，必须调用函数OSInit（），它完成µC/OS-II的初始化并建立空闲任务。

在开始多任务之前，必须建立至少一个用户任务（不包括µC/OS-II的空闲任务），这是通过调用函数OSTaskCreate（）或函数OSTaskCreateExt（）实现。

最后函数main（）调用函数OSStart（）将控制权交给µC/OS-II内核main（）函数也就结束了。

µC/OS-II应用程序主函数如下：

程序清单1

intmain（void）

{

OSInit（）;//初始化uC/OS-II

OSTaskCreate（TaskStart,（void*）0,&TaskStartStk[127],3）;//创建起动任务

OSStart（）;//开始多任务

}

第3章ZLG/IP软件包结构和配置

3.1ZLG/IP软件包结构

为了使软件可移植性强、易维护，该软件包采用分层的方法编写。

包括网络传输用到的协议、硬件驱动及μC/OS-II的结构进行分层。

ZLG/IP包相关文件说明如表格1

表格1软件包相关文件说明

文件名

简要说明

ARP.C

地址解析协议

CRC.C

循环冗余码校验

Ethernet.C

以太网标准

HARDWARE.C

硬件驱动

IP.C

网络互联协议

ICMP.C

因特网控制消息协议

Socket.C

本地端口协议

TCP.C

传输控制协议

UDP.C

用户数据包协议

传输层有两个协议传输数据：

传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。

TCP协议是面向连接的一个协议，可靠性高，费用也高；UDP协议是提供最少服务和费用的传输层协议。

UDP是最简单的传输层协议，它具有以下特点：

●无连接：

UDP不基于连接来传输数据。

●不可靠：

UDP的数据报发送时没有定序，所以UDP传送的数据是不可靠的，只有靠应用层协议中增加超时重发等功能才能提供可靠的服务。

●提供应用层协议标识：

UDP报头有定义应用层协议标识和目标应用层标识。

●提供UDP报的校验和：

UDP报头包含有整个UDP报（包括报头和有效负载）及伪报头的校验和，计算方法与计算IP数据报校验和的计算方法相同。

●缓冲：

UDP协议不提供任何数据接收或发送的缓冲区。

缓冲区应该由应用层协议提供。

●分段：

UDP协议不提供分段传输方式，所以应用层协议要尽量发送小的包。

SOCKET接口函数是TCP/IP的API。

使用SOCKETAPI函数编写UDP通信的任务时，分为服务器方式两种。

服务器方式是先接收到数据再进行处理，而客户机则是先发生数据后等待回应处理，它们用到的SOCKETAPI函数都是相同的。

如图2所示就是UDP通信时服务器端和客户机通信函数应用过程图。

图2UDP通信是SOCKETAPI函数的应用

第4章设计过程

4.1设计步骤

由于使用DM9000的网络控制芯片的Magic2200的实验箱有点问题，后来我们改用使用RTL8019AS网络控制芯片的EasyARM2200教学实验平台。

1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforµCOS-II（lpc22xx）工程模板建立一个工程shiyan。

2）把µCOS-II内核源码和移植文件，ZLG/IP软件包目录拷贝到已建工程目录下，如图3所示，arm目录为移植文件目录，Source目录为µCOS-II内核源码，tcpip目录为ZLG/IP软件包目录。

图3项目目录结构

3）修改tcpip\include\cfg_net.h文件，修改MAC地址为：

0x00,0x14,0x97,0x0F,0x1F,0x9D、子网掩码为255.255.0.0、IP地址：

172.30.172.77、本地网关地址为PC机IP：

172.30.172.125。

如程序清单2

程序清单2MAC和IP设置

/**************firstNetPortConfig**************************/

#defineMy_Mac_1ID{0x00,0x14,0x97,0x0F,0x1F,0x9D}//将RTL8019的物理地址存储在程序空间?

#defineIP_MARK_1ID{255,255,0,0}//255.255.255.0,子网掩码

#defineMY_IP_1ID{172,30,172,77}

#defineMY_GATEWAY_1ID{172,30,172,125}

/**************EndNetPortConfig***************/

4）修改shiyan\src\os_cfg.h文件，OS_MAX_EVENTS改为42，OS_LOWEST_PRIO改为62，OS_MAX_QS改为10。

5）在ADS的项目窗口中添加TCPIP的文件组；然后把tcpip\目录下的ARP\Arp.c、ETHERNET\Ethernet.c、HA