综合实验报告-基于嵌入式系统的串口-以太网转换器.doc

现场答辩成绩： 实验报告成绩： 总成绩： 重 庆 邮 电 大 学综合实验报告 题目：基于嵌入式系统的串口-以太网转换器单位（二级学院）： 学 生 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 设计时间： 2010 年 11 月重庆邮电大学制目 录一、 实验作品功能描述二、 实验作品界面或使用说明三、 小组分工与个人所负责的模块说明四、 程序流程图五、 任务的定义、实现及主要模块六、 实验中遇到的问题及解决方法七、 实验结果八、 实验体会九、 进一步改进方案和作品应用建议附录：个人所负责编写的部分主要代码一、 实验作品功能描述 该作品是实现一个基于嵌入式系统的串口-以太网转换器。该网关能够实现rs-232与以太网tcp/ip之间的协议转换，从而能为各种串口设备提供以太网接入功能。该转换器实现的是串口数据的透明化传输，即转换器并不对通信的数据内容作任何修改，只是对通信数据进行打包和解包工作，以实现串口数据的网络传输。二、实验作品使用说明串口pc机该设计最终在实验室arm3000开发板平台上验证成功，一个up-netarm3000 通过网线与pc机相连接，发送板的arm 监视以太网，将接收到的字符发送到串口收发器发送，pc机收发器监视串口，将接收的字符发送到以太网，数据传送示意图如下.以太网 数据转换图数据转换过程为，pc开始，主机发送数据到以太网口，以太网接收到数据，发送到串口；串口轮询总线，接收到数据以后，发送到以太网口，最后将数据返回给pc机。三、小组分工及个人所负责模块这次设计，我主要负责总函数的设计及调用。主要用到了实验手册中的串口实验，udp通信实验，系统消息循环实验这几个实验。程序见附录。四、程序设计流程图 本次设计的主程序流程图如下通过编写串口驱动程序模块，为应用程序的设计建立了一个很好的平台，应用程序的编写只需调用系统服务或者是调用各种api函数，大大简化了应用程序的设计的复杂度。在应用程序中，初始化各个全局变量后，调用socket api函数建立了服务器通讯方式，udp 建立过程 在具体通讯时，本系统作为服务器，监听客户端（一般是pc机）的连接 。建立连接后，该任务把客户端通过以太网发送来的数据保存到串口发送缓冲池，串口驱动程序就会自动地把数据发送给串口设备。然后，程序判断串口接收缓冲池是否有数据，若有，就调用socket api函数中的sendto()函数把串口接收缓冲池的数据转发给以太网，送到客户端。该任务一直处于这样一个循环中，从而实现了串口数据的网络传输。本次设计运用到了u/cos-ii操作系统，定义了两个主要任务：main_task和receive_task。main_task流程图：发送数据sendto（）串口是否收到数据 否 是receive_task流程图如下所示： 五、 任务的定义、实现及主要模块 本设计中定义了两个任务：main_task及receive_task；main_task模块完成的主要任务：1）初始化了网络initnetwork()，配置网络，强行设置开发板的网络地址：ip4_address32(ipaddr32,192,168,0,120);ip4_address32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);ip4_address32(ipgateaddr32,192,168,0,1);uart_printf(current ip is 192.168.0.120n);initosnet(ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, mac);/配置网络。2） 设定计算机端套接口属性，定义了使用的ip协议、地址以及使用端口号：servaddr.sin_family = af_inet; /ipv4协议servaddr.sin_addr.s_addr = (11024)|(016)|(1688)|192;servaddr.sin_port = htons(5000); /端口3） 创建开发板发送端套接字clientsock_out：clientsock_out=socket(pf_inet,sock_dgram, 0);/创建套接字4） 设定了开发板发送端套接口属性，定义了发送板ip地址以及使用端口号：cliaddr_out.sin_family = af_inet; /ipv4协议cliaddr_out.sin_port=htons(4999); /板子发送数据的端口cliaddr_out.sin_addr.s_addr=inaddr_any;/填入本机ip5）绑定开发板发送端套接字，可以进行数据通信：bind(clientsock_out, (struct sockaddr*)&cliaddr_out, sizeof(cliaddr_out);6）主要处理函数，串口查询函数，如果收到数据，返回非零，否则，返回0。int uart_poll(int uartnum) if(uartnum=0) return (rutrstat0 & 0x1); elsereturn (rutrstat1 & 0x1); receive_task模块完成的主要任务：1） 创建开发板接收端套接字clientsock_in：clientsock_in=socket(pf_inet,sock_dgram, 0);2）设定了开发板接收端套接口属性，定义了接收板ip地址以及使用端口号：cliaddr_in.sin_family= af_inet; /使用ipv4协议族cliaddr_in.sin_port=htons(4998); /板子接受数据的端口cliaddr_in.sin_addr.s_addr=inaddr_any;/填入本机ip地址3）绑定接收端套接字：bind(clientsock_in, (struct sockaddr*)&cliaddr_in, sizeof(cliaddr_in);六、实验中遇到的问题及解决方法 1、在调试的时候，把pc的ip地址与板子的ip地址设置为相同，这样数据不能正常发送。改为不同的ip之后就可以正常通信了。还有就是调试的时候波特率的设置问题，我是通过网上查资料的方法才知道要设为9600。 2、在串口通信与udp通信汇总时，他们出现了头文件重复定义的情况，必须慢慢查找出来。七、实验结果该作品实现一个基于嵌入式系统的串口-以太网转换器。该网关能够实现rs-232与以太网tcp/ip之间的协议转换，从而能为各种串口设备提供以太网接入功能。可以在发送端发送一个字节的数据，通过以太网，再通过串口，传送到板子，最后显示出发送的数据。而且通信也是双向的，反过来同样可实现，两端的发送与接收互不影响。实验结果： pc机 串口八、实验体会通过本次试验，我了解了嵌入式arm的一些基本知识，包括软件和硬件。掌握了串口的通信和udp通信的联系和具体方法，学会了使用串口调试工具等等。通过对作品的制作，我把理论知识应用到了实际的实物中，学到了很多平时没学到的东西。十、 进一步改进方案和作品应用建议 本作品只能支持一种波特率下的双向收发功能，而且只实现了单字节的收发，以后应该向多波特率多字节发送方面研究。 附录：void initnetwork()/初始化网络u32 ipaddr32,ipmaskaddr32,ipgateaddr32;u8 mac6;uart_printf(begin init ethernet and udp.n); /强设ipip4_address32(ipaddr32,192,168,0,120);ip4_address32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);ip4_address32(ipgateaddr32,192,168,0,1);uart_printf(current ip is 192.168.0.120n);initosnet(ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, mac);/配置网络ostimedly(1000);uart_printf(init ethernet and udp is ok!n);int uart_poll(int uartnum)if(uartnum=0)return (rutrstat0 & 0x1);elsereturn (rutrstat1 & 0x1);int main(void)armtargetinit(); /开发板初始化osinit(); /操作系统初始化 uhalr_resetmmu();/复位mmuostaskcreate(main_task, (void *)0, (os_stk *)&main_stackstacksize*8-1, main_task_prio);/ 创建系统任务 一个收 一个发ostaskcreate(receive_task, (void *)0, (os_stk *)&receive_stackstacksize*8-1, receive_task_prio);osaddt