STM32F207和DM9161A的以太網(wǎng)實現(xiàn)方案

作者：時間：2013-01-11 來源：網(wǎng)絡

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2 軟件的實現(xiàn)
此部分的主要工作是在硬件平臺的基礎上實現(xiàn)TCP／IP協(xié)議棧，由于TCP／IP協(xié)議棧較復雜，功能實現(xiàn)比較困難，一般選擇成熟的TCP／ IP協(xié)議棧進行移植，此次選擇開源并且較成熟的LwIP以太網(wǎng)協(xié)議棧。
LwIP(Light Weight IP)是瑞士計算機科學院開發(fā)的一套用于嵌入式系統(tǒng)的開放源代碼TCP／IP協(xié)議棧，可移植性強，對資源要求較低，在實現(xiàn)TCP／IP協(xié)議主要功能的基礎上減少對RAM的占用。一般它只需要幾百KB的RAM和40 KB左右的ROM就可以運行，這使得LwIP協(xié)議棧適合在低端的嵌入式系統(tǒng)中使用。
移植工作在ST公司提供的STM32F207以太網(wǎng)接口驅動的基礎上進行，針對DM9161A芯片更改部分底層驅動代碼，包括時鐘配置、端口配置及PHY地址配置等，移植工作一般需要幾個小時即可完成。
LwIP提供了在TCP／IP協(xié)議棧中比較常用的TCP及UDP兩種功能。TCP是一種面向連接(連接導向)的、可靠的、基于字節(jié)流的運輸層(transp ort layer)通信協(xié)議；UDP是OSI參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務。TCP一般用于對數(shù)據(jù)可靠性要求較高，但是數(shù)據(jù)傳輸速度較低的情況。而UDP的傳輸速度較快，但是可靠性較低，需要應用層保證數(shù)據(jù)到達的有效性，而在此應用中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，但是對可靠性要求較高，因此選擇TCP通信模式。
LwIP提供了兩套API：底層的基于回調(diào)(callback)的raw API和高層的順序模型的API(類似BSD Socket)。
順序模型的API為普通的順序程序提供使用協(xié)議棧的API，和BSD風格的API很相似，也是基于阻塞的open-read-write-close模式。鑒于TCP／IP協(xié)議棧本身就基于時間，所以TCP／IP代碼和應用程序的代碼必須在不同的線程中，因此此種模式需要提供操作系統(tǒng)的支持。
而raw API可以讓應用程序和TCP／IP協(xié)議棧代碼結合得更緊密。程序的執(zhí)行也是基于事件的，使用回調(diào)函數(shù)的機制。這種方式TCP／IP代碼和應用代碼運行在同一個線程中，因此這種模式可以在沒有操作系統(tǒng)支持的情況下使用。
實際上，順序模型的API也是基于raw API實現(xiàn)的。此次實現(xiàn)使用的是raw API，降低對硬件及軟件資源的需求，而raw API是基于事件驅動的，在數(shù)據(jù)的響應速度上也存在一定的優(yōu)勢。
raw API的操作方法與順序模型基本類似，只是程序的運行模式不一樣，需要采用回調(diào)式的編程思想?；緞幼靼ń⑦B接、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、關閉連接4類，每一類根據(jù)不同的需求提供了不同的接口函數(shù)。

結語
經(jīng)過測試，在STM32F207處理器及DM9161A硬件平臺上移植LwIP協(xié)議?？梢詫崿F(xiàn)TCP、UDP等功能并穩(wěn)定地運行，為后續(xù)基于此平臺開發(fā)電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡提供良好的基礎。