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作者： 西南交通大學(xué) 孫延均 茍先太 龍剛 來源:電子設(shè)計應(yīng)用2009年第11期 引言 在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來越復(fù)雜和多樣化的今天，嵌入式軟件系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜，并且在復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)中通常都需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持，這樣嵌入式操作系統(tǒng)鏡像文件的尺寸往往就會變得比較大。可以選擇通過網(wǎng)絡(luò)將嵌入式操作系統(tǒng)加載到SDRAM中運行來解決這一問題。另外，通過網(wǎng)絡(luò)進行操作時，只要將需要升級的軟件系統(tǒng)在主機端更新，然后嵌入式系統(tǒng)就可以通過網(wǎng)絡(luò)來加載更新后的軟件系統(tǒng)了。 硬件電路設(shè)計 本方案所選用的基本芯片包括Blackfin處理器ADSP-BF533、以太網(wǎng)控制器DM9000AE等，功能框圖如圖1所示。 
圖1 系統(tǒng)功能框圖 DM9000AE驅(qū)動 本文中所述系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模塊基于DM9000AE，可以與多種不同的處理器方便地進行連接。 DM9000AE 的數(shù)據(jù)讀寫通過兩個對外可直接訪問的寄存器來進行，其中INDEX port寄存器的地址=主控芯片片選基地址+0x0，DATA port寄存器的地址=主控芯片片選基地址+0x4。本系統(tǒng)將BF533的異步片選信號/ASM2連接至DM9000AE的片選引腳，因此本系統(tǒng)中 INDEX port=0x20000000，DATA port=0x20000004。 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過以下幾個步驟： 1. 檢查主控芯片與DM9000AE之間使用的數(shù)據(jù)總線寬度。 (u8)io_mode= DM9000_ior (0xFE)>>7; /*寄存器ISR第7位IOMODE表示I/O數(shù)據(jù)寬度*/ 2. 將數(shù)據(jù)幀寫入到DM9000AE的傳輸FIFO SRAM中。 /*DM9000_IO=0x20000000, DM9000_DATA=0x20000004*/ DM9000_outb(0xF8, DM9000_IO); /*在設(shè)置了寄存器MWCMD后，就可以將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寫入SRAM中，并且寫指針設(shè)置為自動增加*/ if(io_mode==1) /*8位模式*/ for (i = 0; i < TX_length; i++) /* TX_length表示待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀長度*/ DM9000_outb(TX_data, DM9000_DATA); /*待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀保存在數(shù)組TX_data 中*/ else if(io_mode==0) /*16位模式*/ {Length_tmp= (TX_length+1)/2; for (i = 0; i < Length_tmp; i++) DM9000_outw((u16 *) TX_data, DM9000_DATA);} 3. 在寄存器TXPLH(0xFD)和TXPLL(0xFC)中設(shè)置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的長度。 DM9000_iow(0xFC, TX_length & 0xff); /*將數(shù)據(jù)長度的低字節(jié)寫入寄存器TXPLL */ DM9000_iow(0xFD, (TX_length >> 8) & 0xff); /*將數(shù)據(jù)長度的高字節(jié)寫入寄存器TXPLH */ 4. 開始傳輸數(shù)據(jù)幀。 DM9000_iow(0x02, 1); /*將寄存器TCR的位0置1，向DM9000AE發(fā)出一個傳輸請求*/ 5. 檢查傳輸是否完成。 while (DM9000_ior(0x02) & 0x01) { /*檢查寄存器TCR的位0是否為0，如果為0就表示傳輸完成*/ if (get_timer(0) >=timeout) { /*檢查傳輸是否超時*/ printf("transmission timeout\n"); break; } } 數(shù)據(jù)接收 類似地，數(shù)據(jù)接收也要經(jīng)過如下幾個步驟： 1. 檢查DM9000AE的接收FIFO SRAM中是否接收到數(shù)據(jù)。 DM9000_ior(0xF0); RX_ready= DM9000_inb (DM9000_DATA); /*讀取數(shù)據(jù)到達標志 */ if (RX_ready == 0) return 0; /*如果沒有數(shù)據(jù)到達，就返回調(diào)用此函數(shù)的原函數(shù)*/ if (RX_ready > 1) reset(); /*當(dāng)RX_ready 大于1時就說明DM9000AE處于異常狀態(tài)，需要復(fù)位*/ 當(dāng)RX_ready等于1時說明有數(shù)據(jù)到達，進入第二步 2. 被接收數(shù)據(jù)幀的狀態(tài)和長度檢查。 (u8)io_mode= DM9000_ior (0xFE)>>7; DM9000_outb(0xF2, DM9000_IO); if(io_mode==1){ RX_status = DM9000_inb (DM9000_DATA)+( DM9000_inb (DM9000_DATA)<<8); RX_length = DM9000_inb (DM9000_DATA)+( DM9000_inb (DM9000_DATA)<<8);} else if(io_mode==0){ RX_status = DM9000_inw (DM9000_DATA); RX_length = DM9000_inw(DM9000_DATA);} 3. 接收數(shù)據(jù)幀。 if(io_mode==1) for (i = 0; i < RX_length; i++) RX_data=DM9000_inb(DM9000_DATA); else if(io_mode==0) {Length_tmp= (RX_length +1)/2; for (i = 0; i < Length_tmp; i++) (u16 *) RX_data=DM9000_inw(DM9000_DATA);} 4. 對接收的數(shù)據(jù)幀進行錯誤檢驗。 if((RX_status & 0xbf00) || (RX_length < 0x40)|| (RX_length > 1536)) { if (RX_status & 0x100) { printf("rx fifo error\n");} /*FIFO溢出錯誤*/ if (RX_status & 0x200) { printf("rx crc error\n");} /*CRC校驗和錯誤*/ if (RX_status & 0x8000) { printf("rx length error\n");} /*接收的幀小于64字節(jié)*/ if (RX_length > 1536) { printf("rx length too big\n"); /*接收的幀大于1536字節(jié)*/ dm9000_reset();} } 網(wǎng)絡(luò)啟動的實現(xiàn) 本系統(tǒng)是在基于BF533+ DM9000AE的嵌入式硬件平臺上，通過U-Boot在自啟動時使用TFTP從網(wǎng)絡(luò)加載μclinux。 U-Boot源代碼移植 DM9000AE 的驅(qū)動位于U-Boot的driver目錄下，如果要使用此驅(qū)動，可以在include/configs目錄下相應(yīng)系統(tǒng)的頭文件中加入宏定義語句。自定義系統(tǒng)可以根據(jù)基于相同體系結(jié)構(gòu)的參考系統(tǒng)頭文件來創(chuàng)建自己的頭文件，比如，本系統(tǒng)以ezkit533系統(tǒng)為模板創(chuàng)建頭文件 mybf533.h，并且加入以下宏定義語句： #define CONFIG_DRIVER_DM9000 1 /*使用DM9000AE驅(qū)動*/ #define CONFIG_DM9000_DEBUG 1 /*使用debug模式*/ #define CONFIG_DM9000_BASE 0x20000000 /*基地址*/ #define DM9000_IO 0x20000000 /*IO地址*/ #define DM9000_DATA x20000004 /*數(shù)據(jù)地址*/ 為了簡化U-Boot系統(tǒng)的設(shè)置，還可以把網(wǎng)絡(luò)參數(shù)通過宏進行定義。 TFTP相關(guān)設(shè)置 為了實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)在上電后自動通過TFTP從主機下載并運行μClinux操作系統(tǒng)，需要設(shè)置U-Boot的自啟動命令。下面的命令是設(shè)置環(huán)境變量 tftp_boot，它包含的操作是通過tftp命令將文件名為uImage的文件從主機下載至目標系統(tǒng)的0x1000000地址處。下載完畢之后，從 0x1000000處對嵌入式操作系統(tǒng)解壓縮并運行： set tftp_boot ‘tftp 0x1000000 uImage;bootm 0×1000000’ 接下來將tftp_boot設(shè)置為自啟動命令： set bootcmd run tftp_boot 還可以通過設(shè)置bootdelay環(huán)境變量來改變U-Boot運行自啟動命令之前的等待時間。 最后要使用U-Boot的save命令來將剛才設(shè)置的環(huán)境變量保存到Flash中。 為了讓目標系統(tǒng)能夠正確地從主機中下載操作系統(tǒng)，要對主機的TFTP服務(wù)器進行設(shè)置，主機的IP地址必須與U-Boot中設(shè)置的服務(wù)器IP地址相同，其次是主機中文件的名字必須與U-Boot的環(huán)境變量tftp_boot中設(shè)置的文件名相同。 通過以上的設(shè)置，現(xiàn)在目標系統(tǒng)上電之后，在設(shè)定的時間之內(nèi)沒有任何按鍵的情況下，就會通過網(wǎng)絡(luò)從主機的TFTP服務(wù)器下載并運行μClinux操作系統(tǒng)。 經(jīng)驗和建議 前面我們定義了一個宏CONFIG_DM9000_DEBUG，定義它是為了在系統(tǒng)調(diào)試的過程中輸出程序運行的相關(guān)信息，便于跟蹤系統(tǒng)運行和查找錯誤。在系統(tǒng)的調(diào)試階段打開相應(yīng)的調(diào)試開關(guān)是很有必要的，但是當(dāng)系統(tǒng)完成調(diào)試準備投入正常運行的時候，為了提高整個系統(tǒng)的運行效率，必須關(guān)掉相應(yīng)的調(diào)試開關(guān)。要去掉網(wǎng)絡(luò)調(diào)試信息的輸出，只需要把CONFIG_DM9000_DEBUG宏的定義語句注釋掉就可以，對修改過的U-Boot重新編譯并運行，文件的下載速度比之前有了成倍的提高。 結(jié)語 本文所討論的內(nèi)容不失一般性，可以本文為指導(dǎo)，在其它應(yīng)用系統(tǒng)中實現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)或者其它任何軟件系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)加載。 參考文獻 1. Analog Devices, Inc. ADSP-BF533 Blackfin Processor Hardware Reference [EB/OL]. 2006. http://www.analog.com/static/imp ... 485982bf533_hwr.pdf 2. DAVICOM Semiconductor, Inc. DM9000A Ethernet Controller with General Processor Interface [EB/OL]. 2006. http://www.davicom.com.tw/userfi ... A-DS-F01-101906.pdf |
