基于NiosII的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)
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校驗和的計算需要很多個時鐘周期才能完成，所以校驗和計算指令使用了multi-cycle用戶指令結(jié)構(gòu)。multi-cycle用戶指令的端口操作有：固定長度和可變長度。因為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度是不斷變化的，所以校驗和計算指令選擇可變長度操作，這也影響到端口信號的選擇。
multi-cycle用戶指令結(jié)構(gòu)的信號有：reset，clk，clk_en，start，dataa[31:0]，datab[31:0]，done，result[31:0]。其中除了reset，clk，clk_en三個信號外，其他信號都是可選的，要根據(jù)具體的應(yīng)用選擇。本設(shè)計中校驗和計算指令用到了start，dataa[31:0]，done，result[31:0]。start信號作為數(shù)據(jù)有效信號，dataa[31:0]為數(shù)據(jù)輸入信號，當(dāng)校驗和計算完成時done信號有效，通知cpu讀取result端口上的數(shù)據(jù)，因此計算校驗和指令邏輯必須確保當(dāng)done信號有效時，result端口上的數(shù)據(jù)有效。
在sopc builder中添加校驗和計算指令，然后重新產(chǎn)生系統(tǒng)，再在quartusii中更新并編譯，在ide的重新編譯一次工程，系統(tǒng)庫中的“system.h”文件包含校驗和計算指令的宏定義如下：
#define alt_ci_cal_chksum_n 0x00000000
#define alt_ci_cal_chksum（a） __builtin_custom_ini（alt_ci_cal_chksum_n,（a））
用戶只需要在源文件中將計算校驗和部分使用上面的宏做相應(yīng)的替換就可以，對用戶來說這再簡單不過了，就像是調(diào)用一個子函數(shù)。由此可見，基于niosii軟核處理器開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)，具有一般嵌入式處理器不能比擬的優(yōu)勢。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/152573.htm
3 軟件設(shè)計
協(xié)議棧使用了現(xiàn)在在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)很成熟的uip。如果使用altera提供的lwip協(xié)議棧，那么就得考慮其在嵌入式操作系統(tǒng)上的移植，這樣無疑會增加系統(tǒng)軟件設(shè)計的復(fù)雜度和代碼量。
設(shè)計的關(guān)鍵部分是uip協(xié)議棧在nios ii上的移植。針對niosii的特點，將uip做適當(dāng)?shù)男薷?，使niosii處理器的處理能力得到充分發(fā)揮，提高系統(tǒng)的性能。uip原來是針對8位處理器的，現(xiàn)在將其修改為16位，這樣理論上處理能力就提高了一倍，系統(tǒng)的性能也就提升了一倍。
根據(jù)tcp/ip模型結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用網(wǎng)絡(luò)接口芯片lan9c111完成；網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層協(xié)議解析在niosii中由嵌入式tcp/ip協(xié)議棧實現(xiàn)；應(yīng)用層由用戶根據(jù)需要編寫。各個模塊合起來共同完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。
3.1 底層驅(qū)動程序的編寫
lan9c111芯片的底層驅(qū)動是由altera免費提供的，可以調(diào)用這些底層驅(qū)動來完成初始化、通信建立、監(jiān)聽等通信功能。這些底層驅(qū)動函數(shù)是已經(jīng)封裝好的，用戶不需要了解其細節(jié)就可以編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序，但是為了進行高級的開發(fā)，必須對整個程序的工作機制有一定的了解。
幾個主要的底層驅(qū)動函數(shù)來完成啟動、復(fù)位和初始化phy、以太網(wǎng)packet的收發(fā)及中斷處理函數(shù)等工作：
static void r_lan91c111_enable（）：用于啟動芯片工作，使能發(fā)送和接收。
int nr_lan91c111_reset（）：對芯片盡心復(fù)位。
static int r_lan91c111_init_phy（ ）：完成物理層芯片的初始化。
int nr_lan91c111_set_irq（）：設(shè)置芯片的中斷
上層的通信程序調(diào)用這些函數(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口的控制，通信功能的實現(xiàn)以此為基礎(chǔ)。
3.2 通信軟件的實現(xiàn)
通信軟件完成設(shè)備之間通信的主要功能，主要是uip協(xié)議棧的。傳輸層實現(xiàn)了tcp和udp，這在軟件設(shè)計時就需要做不同的考慮，不同的數(shù)據(jù)傳輸需求要求使用不同的傳輸層協(xié)議，比如，實時性要求高的傳輸應(yīng)用就要求使用無連接的udp協(xié)議；對實時性要求不高并且要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘膽?yīng)用使用面向連接的、可靠的tcp協(xié)議可以保證傳輸?shù)目煽啃浴?br /> 程序框架如下：
main（）
?。?br /> netif_init（）; // 網(wǎng)絡(luò)接口初始化
uip_init（）; // 協(xié)議棧初始化
arp_table_init（）; // arp 表初始化
netconn_new（） // 建立新的連接
netconn_bind（） // 綁定端口號
netconn_listen（） // 偵聽端口
while（1）
｛
if （收到數(shù)據(jù)）｛
…… // 處理接收的數(shù)據(jù)
｝
else if（發(fā)送數(shù)據(jù)）｛
…… // 發(fā)送數(shù)據(jù)
｝
else
…… // 返回準備下次處理
｝
｝
圖2是軟件處理流程。
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