ARM课程设计——UDP通信.

1、iUDP通信实验摘要】利用基于嵌入式实时操作系统卩 C/OSI 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】ARM UDPpC/OS-II 操作系统2目录第 1 章 硬件实现 .1.1.1 RTL8019AS 网络控制器介绍 .1.第 2 章血/OS-ll 操作系统.3.2.1 Q/OS-II 系统简介 .3.2.2 C/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 C/OS-II.4.第 3 章 ZLG/IP 软件包结构和配置 .6.3.1 ZLG/IP 软件包结构 .6.

2、第 4 章 设计过程 .8.4.1 设计步骤 .8.4.2 实验程序1.0.4.2.1宏定义1.04.2.2RTL8019AS 监听任务.1 14.2.3UDP 通信程序.124.2.4创建系统任务并初始化1.44.2.5主程序1.54.2.6定时器中断控制 . 1.63第 5 章 实验结果.1.9.第 6 章 课程设计体会 .2.1.1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NE2000 8bit

3、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 1 00：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：

4、 5V；引脚 44,52：模拟地；引脚 713,15,16,1827： ISA 地址总线； 引脚 3643,87,88,9095：ISA 数据总线； 引脚 31： Boot ROM 读操作控制； 引脚 32： Boot ROM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 TP IN+/-;引脚 45,46:发送数据 TP OUT+/-;引脚 50,51:外接晶体。20LEK W TFtH-1图 1 RTL8019AS 接线图3第 2 章 /OS-ll 操作系统2.1Q/OS-II 系统简介C/OS-

5、II 读做“ microCOS2 ”，意为“微控制器操作系统版本2”。C/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。C/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。2.2Q/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：pC/OS-I

6、I 可以管理 64 个任务，然而， uC/OS-ll 的作者 建议用户保留 8 个给 yC/OS-ll。这样，留给用户的应用程序最多可有 56 个任务。系统服务指：pC/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 (USER MODE) 是 ARM

7、通常执行状态，用于执行大多数应用 程序；快速中断模式 (FIQ MODE) 支持数据传输或通道处理；中断模式 (IRQ MODE) 用于通用中断处理；超级用户模式 (SVC MODE) 是一种操作系统受 保护的模式：数据中止模式 (ABT MODE) 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 (SYS MODE) 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4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

8、处理异常。uCOS II 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，Q/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 Q/OS-IIC/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

9、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pC/OS-II 的系统文件依然只是包含includes.h，即(1C/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(pC/OS-II 的系统文件需要包含的东西是固定的)。这样，pC/OS-II 的系统文件需要编译的次

10、数大大减少，编译时间随之减少。(JCOS-II 不使用 C 语言中的 short、nt、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pC/OS-II 模板的任何功能之前，必须调用函数OSInit()，它完成 yC/OS-ll 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pC/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yC/

11、OS-ll 内核 main()函数也就结束了。C/OS-II应用程序主函数如下：程序清单 1int main (void)OSInit();/ 初始化uC/OS-II5OSTaskCreate(TaskStart,(void *)0, &TaskStartStk127, 3); /创建起动任务OSStart();/开始多任务6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 卩 C/OSI 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

12、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

13、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7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 SOCKET API 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

14、是先发生数据后等待回应处 理，它们用到的 SOCKET API 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 2 UDP 通信是 SOCKET API 函数的应用服务器端客户机端8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 ARM Executable Image for COS-II(Ipc22xx )工程模板建立一个工程 shiya n。2) 把 pCO

15、S-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 pCOS-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 tcpipincludecfg_net.h 文件，修改 MAC 地址为：0 x00,0 x14,0 x97,0 x0F,0 x 仆,0 x9D 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 29程序清单 2 MAC 和 IP 设置/* first

16、 Net Port Config*/#defi ne My_Mac_1ID0 x00,0 x14,0 x97,0 x0F,0 x1F,0 x9D / 将RTL8019 的物理地址存储在程序空间？#defi ne IP_MARK_1ID255,255,0,0/255.255.255.0 子网掩码#defi ne MY_IP_1ID172,30,172,77#defi ne MY_GATEWAY_1ID172,30,172,1254）修改 shiyansrcos_cfg.h 文件，OS_MAX_EVENTS 改为 42,OS_LOWEST_PRIO 改为 62, OS_MAX_QS 改为 10。5

17、）在 ADS 的项目窗口中添加 TCPIP 的文件组；然后把目录下的 ARPArp.c、ETHERNETEthernet.c、HARDWAREHardware.c、IPlp.c、PINGIcmp.c、SOCKETzlg_socket.c 和 TCPTcp.c、UDPUdp.c 等文件添加到该文件组，最后把程序编好添加到 ADS 项目窗口的 user 文件组中，如shiyan.mep|檢Del.熬也Ram* 猫粤b laEnd Net Port ConfigFilsCodeDath 黑-tTcnp棒覇Arp.亡嚟翳eWKjrdwu-*.c寧勢Ip. 嘩E lump, c事B ilLsocket.

18、c竇Q Top.c曦翰W-亡D*-h帘+j口旺血疗3 O t*rgatsOc/os-iiK 2 3 o 4Z7閃別的4188200513513692B4B 46620 0G521321QOO 2QB13K KIK 35K 12S03606633K69KJ7K14S&HOB24121HS83610Fill | Link Order | Targets图 4 shiyan 工程窗口116）在 Startup.s 文件的 ResetInit 子程序中，修改存储器接口Bank3 总线配置，如程序清单程序清单 3 存储器接口 Bank3 总线配置LDRRO, =BCFG3;设置 BCFG3 寄存

19、器LDRR1, =0 x10001460STRR1, R04.2实验程序4.2.1 宏定义首先对程序进行初始化宏定义，如程序清单4程序清单 4 初始化宏定义#ineludecon fig.h#inelude./i nclude/cfg_net.hvoid Timerlni t(void);#defi neTASK_START_.ID0#defi neTASK_1_ID1#defi neTASK_2_ID2#defi neTASK_3_ID3#defi neTASK_4_ID4#defi neTASK_5_ID5#defi neTASK_6_ID6#defi neTASK_START_PRIO1

20、0#defi neTASK_1_PRIO11#defi neTASK_2_PRIO12#defi neTASK_3_PRIO13#defi neTASK_4_PRIO14#defi neTASK_5_PRIO15#defi neTASK_6_PRIO16#defi neMSG_QUEUE_SIZE2012OS_EVENTOS_EVENTOS_EVENTOS_EVENT*RecPackedFIag; *RecBufOverFIowFIag;*RecTcpPackedFIag; *RecPingPackedFlag;OS_STK task0_stack3000;OS_STK task1_stack

21、1000;OS_STK task2_stack2000;OS_STK task3_stack1000;OS_STK task4_stack2000;422RTL8019AS 监听任务网络控制器监听程序，如程序清单5程序清单 5 网卡监听任务void TaskB(void *pdata)重要的监听 RTL8019AS 任务void * UdpTemp;uint8 eer;while (1)UdpTemp=OSQPe nd(RecUdpQFIag,0,&eer);if(eer=OS_NO_ERR)Udp_Process(Rec_Ptr *)UdpTemp); eer=eer;423UDP

22、通信程序UDP 通信程序见程序清单 613程序清单 6 UDP 服务器void TaskD(void *pdata)uint8 add36=ZLGMCUyhbabcdefghijklmnopqrstuvwxyz;/当接收到“ A”时发送的数据uint8 add110=123456789; 当出错是发送的数据uin t8 rec_buffer100;/ 发送缓存区SOCKET s;ui nt8 couter_byte=5;重复发送的次数int rec_coute,se nd_coute;uint16 iii;struct sockaddr servaddr,clie ntaddr;OSTimeD

23、ly(60);servaddr.sin_family=0; 设置客户机 IPservaddr.sin_addr0=172;servaddr.s in _addr1=30;servaddr.sin_addr2=172;servaddr.sin_addr3=125;servaddr.sin_port=1026; /设置服务器端口号OSTimeDly(60);s=*socket( 0, SOCK_DGRAM, UDP_PROTOCOL);建立 SOCKETclientaddr.sin_family=O; /设置本地 IPclie ntaddr.sin_addr0=172;clie ntaddr.si

24、n_addr1=30;clie ntaddr.sin_addr2=172;clie ntaddr.sin_addr3=77;clientaddr.sin_port=1025; /设置本地监听端口号iii=b in d(SOCKET*)&s,(structsockaddr*)&clie ntaddr,sizeof(clie ntaddr); 绑定服务器地址while (1)14rec_coute=recvfrom( s, rec_buffer, 100, 0, (structsockaddr*)&servaddr, &iii ); / 接收数据if(rec_cou

25、te0) if(rec_bufferO=A)/ 如果第一个数据是“ A ”couter_byte=5;elsesen d_coute=se ndto(s, rec_buffer, rec_coute, 0,(stru sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr) ); /把接收的数据返回while(couter_byte!=O) / 循环发送数据sen d_coute=se ndto(s, add, 34,0, (structsockaddr* )&servaddr, sizeof(servaddr);if(se nd_coute=34) OSTi

26、meDly(40);elsesen d_coute=se ndto(s, add1, 9,0, (structsockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr) ); /出错后发送的数据OSTimeDly(40);couter_byte-;424创建系统任务并初始化创建系统任务并初始化如程序清单 7程序清单 7 系统任务void taskO(void *pdata)ct15 /*在第 1 个任务中设置定时器 0 及中断*/UBYTE iii;#if OS_CRITICAL_METHOD = 3OS_CPU_SR cpu_sr;#en difTargetI nit

27、();OSTaskCreateExt(TaskB,/ 重要的RTL8019AS 任务(void *)0,&task1_stack999,TASK_1_PRIO,TASK_1_ID,&task1_stack0,1000,(void *)0,0);OSTaskCreateExt(TaskD,接受数据和发送数据(void *)0,& task3_stack999,TASK_3_PRIO,TASK_3_ID,& task3_stack0, 1000,(void *)0,0);16SetNetPort();InitNic(O);/RTL8019 芯片初始化，在 globa

28、l.c 中定义In itial_arp();Tcp_I nitial();Udp_I ni tial();while(1)OSTimeDly(4);doiii=Rec_Packet();while(iii!=0);void Uart_Se ndChar(INT8U data)while(U0LSR & 0 x00000020) = 0);U0THR = data;425主程序程序清单 8 主程序int main (void)UBYTE iii;Timer1_I nit();OSI nit();OSTaskCreateExt(task0,(void *)0,&task0_stac

29、k2999,TASK_START_PRIO,TASK_START_ID,17& taskO_stackO, 3000,(void *)0,0)；RecPackedFlag= OSSemCreate(0); RecBufOverFlowFlag=OSSemCreate(0); RecTcpPackedFlag=OSSemCreate(0);RecPi ngPackedFlag= OSSemCreate(0);Se ndFlag=OSSemCreate(1);ReclcmpQFIag=OSQCreate(&ReclcmpQ0,Q_Max_Size);RecTcpQFlag=OSQC

30、reate(&RecTcpQ0,Q_Max_Size);RecUdpQFIag=OSQCreate(&RecUdpQ0,Q_Max_Size);OSStart();426定时器中断控制程序清单 9 中断控制void Timer1ni t(void)OS_ENTER_CRITICAL();T1IR = 0 xffffffff;T1TC =();T1TCR=:0 x01;T1MCR :=0 x03;T1MR0=0 xffffff;OS_EXIT_CRITICAL();void Timerl(void)18staticuin t8m_10sec=0;staticuin t8p_sec=0;staticuin t8p_mi n=0;uin t8 num;OS_ENTER_CRITICAL();T1IR = 0 x01;m_10sec+; if(m_10sec=100)p_se