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【转】基于VxWorks的网络接口设计(一)

VxWorks操作系统以其高度的可靠性、优秀的实时性、灵活的可裁减性等优势在嵌入式系统中备受关注,广泛应用于许多行业;而随着网络技术的发展,嵌入式技术与网络技术的结合已成必然。VxWorks是最早在其内核中加入TCP/IP协议的嵌入式实时操作系统。如何设计基于VxWorks的网络接口,是摆在嵌入式开发人员面前的首要课题。本设计以三星公司的ARM7(S3C44B0)为核心CPU,开发了VxWorks下的网络接口,包括硬件设计和软件实现两个部分。

  1 硬件设计

  核心CPU采用三星公司的S3C44B0。S3C44B0采用ARM7TDMI内核,它通过提供全面的、通用的片上外设,大大减少了系统电路除处理器以外的元器件配置,降低了系统成本。网络接口芯片采用Realtek公司生产的RTL8019AS。它是一款高度集成的以太网控制器,不仅集成了MAC(介质访问控制)子层和物理层的性能,而且与NE2000兼容,具有软件可移植性强以及价格低廉等优点。

  S3C4480与RTL8019AS的硬件接口原理如图1所示。从图1中可以看出,RTL8019AS的使能端连到S3C44B0的nGCS3,因此它的地址映射在系统的Bank3上,基地址为0x06000000。RTL8019AS支持8位/16位数据总线,在本电路中采用16位方式。

硬件接口原理

RTL8019AS共有32个输入/输出地址,对应地址偏移量为0x00~0x1f。现分别说明如下:

  ①0x00~0x0f的16个地址,为寄存器地址。

  ②0x10~0xl7的8个地址,为数据读写端口地址。它们都是一样的,每个都可以用来做数据读写端口,只要用其中一个就可以了。

  ③0x18~0x1f的8个地址,为复位端口。它们的功能都是一样的。但需要注意,实际上只有0x18、0x1a、0x1c、0xle这几个复位端口是有效的,其他不要使用;因为有些兼容卡不支持0xl9、0xlb、Oxld等奇数地址的复位。

  在软件设计时,尤其要注意以下两点:

  ①RTL8019AS的地址线从SA0~SA4依次连到S3C4480的ADDR1~ADDR5上,因此,RTL8019的寄存器地址要左移1位。

  ②RTL8019AS使用EXINT1中断,且上升沿触发。

  2 软件实现

  2.1 VxWorks的网络协议栈和MUX接口

  VxWorks中的网络协议栈叫作"SENS(Scalable En-hanced Network Stack)",即可裁减增强网络协议栈。SENS是基于4.4BSDTCP/IP协议栈发展而来的。它包含了许多4.4BSDTCP/IP协议栈没有的协议;而且SENS在实现一些协议功能时增加了许多新特性。如在IP协议实现时增加了多播功能。SENS协议栈层次如图2所示。

SENS协议栈层次

  SENS的基本特征与传统的TCP/IP网络协议栈相似,但从图2中可以看出,SENS最大的特点是在数据链路层和网络协议层之间多了MUX层。在 SENS中网络接口的驱动程序叫作"END(Enhanced Network Driver)",即增强型网络驱动程序,它处于数据链路层。IP层和TCP/UDP层合称为"网络协议层"。在数据链路层和网络协议层之间有应用程序接口(API),这个接口在SENS中叫作"MUX(Multiplexer)接口"。MUX接口如图3所示。MUX接口起到隔离网络驱动程序与网络协议的作用。在老式的BSD4.3的驱动模式下,网络驱动程序和协议是紧密联结的,无论协议还是驱动程序都需要了解对方的数据结构。而在新的基于MUX的模式下,驱动程序和协议并不需要了解对方。它们通过MUX接口来通信。例如,在收到一个包后,网络驱动程序并不直接访问协议的数据结构;相反,当准备将数据传给协议层时,它调用一个MUX提供的函数,该函数处理把数据传给协议层的细节。这使得添加一个新的驱动程序或协议十分容易。MUX实现了下面的一套函数集:muxBind()、muxUn-bind()、muxDevLoad()、muxDevUnload()、muxReceive()、 muxError()、muxSend()、muxTxRestartRtn()、muxM castAddrDel()、muxMcastAddrGet()、mux-PollSend()、muxMcastAddrAdd()、 muxPollReceive()、muxIoctrl()。网络驱动程序和协议都要调用上面的函数,不需要为它们添加任何附加代码。

MUX接口

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