标题:
嵌入式无线局域网设备的设计与实现（3）
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作者:
yuyang911220
时间:
2015-12-24 23:28
标题:
嵌入式无线局域网设备的设计与实现（3）
S3C2410X是一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器,该处理器是为手持设备以及高性价比、低功耗微控制器而设计的。它采用了一种叫做AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）的新总线架构。S3C2410X内部的主要资源有内存管理单元MMU、系统管理器、各为16KB的指令和数据缓存、LCD控制器（STN& TFT）、NAND FLASH Boot Loader、3通道UART、4通道DMA、4个PWM时钟、1个内部时钟、8通道10为ADC、触摸屏接口、多媒体卡接口、I2C和I2S总线接口、 2个USB主机接口、1个USB设备接口、SD主接口、2SPI接口、PLL时钟发生器以及通用I/O端口等。
S3C2410X内部包含一个叫MMU的内存管理单元,可以实现虚拟存储空间到物理存储空间的映射。通常嵌入式系统的程序存放在 ROM/FLASH中,系统断电后程序能够得到保存,但ROM/FLASH与SDRAM相比,速度要慢的多,而且嵌入式系统中通常把异常中断向量表存放在 RAM中，利用内存映射机构可以解决这种需要。
NAND FLASH采用三星公司64MB的K9S1208VOM。它可进行10万次的编程/擦除,数据保存长达10年,被用来装载操作系统镜像和大容量的数据。
SDRAM是用来运行操作系统和存储程序运行过程中所需要的数据, 采用三星公司的K4S561632C,它是4M*16bit*4bank的同步DRAM,容量为32MB。用两片K4S561632C实现位扩展,使数据总线宽度为32bit.
S3C2410X自带USB主从接口,不需要专门的USB芯片支持,只要对其安装驱动程序即可进行USB传输数据。
4软件系统设计
软件系统主要包括操作系统、TCP/IP协议的移植、驱动程序的安装以及用户应用程序的编写等。
S3C2410X集成了内存管理单元,因而可以实现嵌入式操作系统中更多的功能。在本文中采用Linux作为嵌入式操作系统。
Linux是从UNIX发展而来,继承了UNIX大多数的优点且弥补其不适合在PC机上运行的缺点,Linux公开的内核源代码使得它成为目前最流行的操作系统。
Linux是真正的多用户、多任务、多平台操作系统,可运行于许多硬件平台,具有内置安全措施的分层的文件系统,支持多达32种文件系统,支持大量的外部设备。
定制操作系统的步骤如下：（1）编写板基支持包BSP;（2）裁剪和配置操作系统的各个部件,并修改相应的配置文件;（3）编译Kernel、组件和BSP,生成操作系统镜像文件;（4）将镜像文件下载到目标板上,进行调试。
将操作系统下载到目标板上有如下几种方法：通过BDM或JTAG接口下载、USB下载、网络接口下载和串口下载等。后面几种方法都要先通过JTAG接口将相应的监控程序下载到Flash中,然后CPU从Flash启动。
要在操作系统支持下实现TCP/IP协议,就需要进行任务划分,可以将TCP/IP的实现划分为4个任务来实现：①IP任务,主要用来解决IP 分片的重组;②TCP输入任务,主要用来处理接收到的TCP报文段;③TCP输出任务,主要用来将要输出的数据打包、发送;④TCP定时器任务,主要用来为各种时延事件（如重发事件）提供时钟。它们之间的关系可用图3来表示。
图3 任务关系
USB驱动程序设计采用WDM(Winddows Drive Mode)。WDM设备驱动程序提供了一个参考框架,大大降低了由DDK书写驱动程序带来的难度。
USB驱动程序包含如下几个部分：
（1）创建设备
创建设备函数带两个参数调用,一个参数是指向驱动程序对象的指针,另一个参数是指向物理设备对象的指针。
（2）关闭设备
（3）读取设备数据
当客户应用程序有读取设备数据的要求时,系统将此要求以IRP_MJ_READ的IRP形式传递给功能驱动程序,由设备的D12Meter_Read程序执行,然后再由D12Meter_Read指定USB总线驱动程序直接与设备实现信息交互。
（4）对设备写入数据
当客户应用程序有写设备数据的要求时,系统将此要求以IRP_MJ_WRITE的IRP形式传递给功能驱动程序,并由D12Meter_Write执行,然后再由D12Meter_Write指定USB总线驱动程序直接与设备实现信息交互。
USB驱动程序通过安装文件（.inf文件）中PID(产品识别号)和VID（厂商识别号）识别USB设备。
一旦操作系统装载完成后,就可以安装无线网卡的驱动程序和其他相应的应用程序。将无线网卡的驱动程序作为一个模块打包到操作系统中,可避免系统掉电后每次都要重装无线网卡驱动程序。
用户应用程序要针对具体的应用情况而定,一般都用C语言编写。
5 总结
嵌入式无线局域网设备可以用于有线网络无法延伸或难以安装、有可灵活移动和临时性使用等要求的场合。可以数据的采集和无线传输、可以用于嵌入式手持移动终端、可以用来构建家庭无线局域网,若加摄像头和图象处理芯片,还可以用于工业现场中的远程无线视频监控。
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