摘 要 隨著中國移動(dòng)gprs和中國聯(lián)通cdma1x網(wǎng)絡(luò)的建成商用，gprs/cdma無線數(shù)據(jù)終端的應(yīng)用范圍越來越廣。本文介紹了atmel公司基于arm7tdmi核的微控制器at91m40800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展外圍，并在此硬件平臺上移植了μc/osii嵌入式操作系統(tǒng)、interniche網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和μc/fs文件系統(tǒng)，從而給出了一個(gè)完整的gprs/cdma無線數(shù)據(jù)終端的實(shí)現(xiàn)方案。

    關(guān)鍵詞 arm處理器，μc/osii嵌入式操作系統(tǒng)，μc/fs文件系統(tǒng)，interniche網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧

    1 引 言

    gprs/cdma無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于其覆蓋范圍廣，通信質(zhì)量高，永遠(yuǎn)在線和按流量計(jì)費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集等許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。作為系統(tǒng)重要組成部分的gprs/cdma無線數(shù)據(jù)終端，為了滿足其成本低，體積小和移動(dòng)靈活的要求，目前普遍使用的方案是在單片機(jī)系統(tǒng)上加載一些操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來控制無線模塊登錄gprs/cdma網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。但由于目前的單片機(jī)大多仍是8位系統(tǒng)，處理速度較慢，且硬件資源有限，對操作系統(tǒng)和協(xié)議棧的支持能力不夠強(qiáng)，因此實(shí)際運(yùn)行起來效果并不理想。arm處理器憑借其功能強(qiáng)，功耗低，性能高的優(yōu)勢迅速成為了各種控制應(yīng)用領(lǐng)域的首選。本文通過采用atmel公司的at91m40800處理器并外擴(kuò)大容量存儲器的方法來構(gòu)建功能強(qiáng)大的硬件平臺，并在此硬件平臺上移植了μc/osii嵌入式操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和文件系統(tǒng)，從而大大提高了終端的可靠性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和產(chǎn)品開發(fā)的可延續(xù)性。

    2 硬件平臺

    gprs/cdma無線數(shù)據(jù)終端采用atmel公司的一款arm7微控制器at91m40800，其特點(diǎn)如下：

    集成了arm7tdmi處理器內(nèi)核，高性能的32位risc體系結(jié)構(gòu)，具有高密度的16位指令集和嵌入式ice（incircuit emulation）；

    8 kb片內(nèi)sram；

    完全可編程的外部總線接口（ebi），片選線多達(dá)8個(gè)，最大可尋址空間為64 mb，具有軟件可編程的8位或16位外部數(shù)據(jù)總線；

    8優(yōu)先級、可單獨(dú)屏蔽的向量中斷控制器，具有4個(gè)外部中斷，包括一個(gè)高優(yōu)先級、低延遲的中斷請求；

    32個(gè)可編程i/o口；

    3通道16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；

    2個(gè)uart；

    可編程的看門狗定時(shí)器。

    圖1為gprs/cdma無線數(shù)據(jù)終端的結(jié)構(gòu)框圖。at91m40800內(nèi)部只集成了8 kb的sram，為了使μc/osii操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和文件系統(tǒng)能夠正常移植運(yùn)行，系統(tǒng)外擴(kuò)了1 mb的flash和sram。使用的片選信號分別是ncs0和ncs1，處理器上電remap后分別映射到0x01000000和0x02000000的地址空間。為了滿足系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)和一些須修改的配置信息的需要，終端在外擴(kuò)的flash里創(chuàng)建了μc/fs文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)和用戶程序共用一片flash。用戶程序固化在0x01000000～0x0107ffff前512 kb的地址空間內(nèi)；文件系統(tǒng)創(chuàng)建在0x01080000～0x010fffff后512 kb的地址空間內(nèi)。

    圖1 gprs/cdma無線數(shù)據(jù)終端結(jié)構(gòu)框圖

    終端提供了rs232、rs485和rj45 3種用戶接口。由于at91m40800內(nèi)部集成了2個(gè)uart，因此只須外加一片rs232電平轉(zhuǎn)換芯片和一片rs485收/發(fā)驅(qū)動(dòng)芯片就能很容易地?cái)U(kuò)展出rs232和rs485用戶接口。擴(kuò)展rj45以太網(wǎng)口時(shí)，系統(tǒng)使用了rtl8019as以太網(wǎng)接口芯片。rtl8019as是realtek公司高集成度的專用以太網(wǎng)接口芯片，支持ethernetii、ieee802.3、10base5、10base2和10baset，支持utp、aui&bnc和pnp自動(dòng)探測模式，并且內(nèi)嵌16 kb sram用于收/發(fā)緩沖，降低了對主處理器的速度要求。它還支持8位、16位數(shù)據(jù)總線模式，有全雙工的通信接口，是進(jìn)行以太網(wǎng)通信的理想芯片。要實(shí)現(xiàn)這些功能，需要依據(jù)rtl8019用戶手冊的描述，對其進(jìn)行正確的配置，編寫出發(fā)送包、接收包函數(shù)以及外部中斷處理程序；系統(tǒng)加載tcp/ip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧后通過調(diào)用這些函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳送。

    系統(tǒng)還通過tl16c550擴(kuò)展了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的9線串口以連接gprs/cdma無線貓。tll6c550的主要功能是在接收外部器件或modem的數(shù)據(jù)時(shí)完成數(shù)據(jù)串行到并行的轉(zhuǎn)換；在接收cpu的數(shù)據(jù)時(shí)，完成數(shù)據(jù)并行到串行的變換并進(jìn)行串行發(fā)送。在任何工作狀態(tài)下，cpu均可讀取和通報(bào)器件的狀態(tài)。tll6c550的內(nèi)部包含一個(gè)可編程的波特率發(fā)生器，波特率為16x內(nèi)部輸入時(shí)鐘頻率，此內(nèi)部輸入時(shí)鐘頻率由輸入的參考基準(zhǔn)振蕩器分頻（由波特率分頻寄存器的值決定）得到