摘? 要：本文研究基于RCM2200嵌入式系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)和串口" title="串口">串口的編程技術(shù)。介紹了RCM2200微控制器核心模塊以及Dynamic C軟件開發(fā)環(huán)境,，講述了如何利用Dynamic C語言通過RCM2200核心模塊實現(xiàn)UDP報文和異步串口數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,。DynamicC是與RCM2200配套使用的軟件開發(fā)語言，它擁有豐富的庫函數(shù)以便程序員編程時調(diào)用,，結(jié)果表明，運用該語言能實現(xiàn)基于RCM2200以太網(wǎng)與異步串口之間的成功通信,。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng),；RCM2200；UDP報文,；串口通信

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圖1? RCM2200系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

??? RCM2200采用Dynamic C?語言進(jìn)行軟件開發(fā)，與標(biāo)準(zhǔn)C語言相比,，Dynamic C的改進(jìn)和差異在于使得在功能強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行實時編程變得非常容易,。 語言的擴(kuò)展包括多任務(wù)和優(yōu)先多任務(wù)的構(gòu)造，當(dāng)供電失敗時,，能夠保護(hù)寫入變量,， 能夠?qū)懭氲街袛喑绦蛑腥ァ?biāo)準(zhǔn)C函數(shù)庫,，特定板的外圍驅(qū)動,，芯片外圍設(shè)備，以及其他的性能以源代碼的形式包含在Dynamic C中,。完全支持匯編語言,，在對時間要求較高的應(yīng)用中,，匯編代碼可以方便的與C代碼混用。
??? 在該開發(fā)系統(tǒng)中將RCM2200的以太網(wǎng)接口與當(dāng)?shù)鼐钟蚓W(wǎng)相連,，選擇一個串口與計算機(jī)的串口相連,。由以太網(wǎng)發(fā)送UDP報文給RCM2200微控制器核心模塊經(jīng)過處理后通過串口發(fā)送給計算機(jī)，由計算機(jī)串口發(fā)送數(shù)據(jù)給RCM2200微控制器核心模塊經(jīng)過處理后通過其上的網(wǎng)絡(luò)口發(fā)送UDP報文給以太網(wǎng),，從而實現(xiàn)基于RCM2200以太網(wǎng)和串口之間的通信,。
3?UDP協(xié)議的實現(xiàn)
??? UDP協(xié)議是比較著名的傳輸層協(xié)議之一，它使用IP作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,，為應(yīng)用程序發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報,。但是，它提供無連接服務(wù),，是不可靠傳輸,。因此，UDP報文主要用于需要實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r,，一次傳輸少量的數(shù)據(jù),。在某些對實時性要求很高的場合，利用UDP報文進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是非常必要的,，但往往要采用一些可靠性方案,，以防止有漏傳、誤傳的現(xiàn)象發(fā)生,。
3.1 客戶機(jī)/服務(wù)器程序設(shè)計模式
??? 客戶機(jī)/服務(wù)器的程序設(shè)計模式在網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計中被大量的應(yīng)用,。這種設(shè)計模式將整個系統(tǒng)分為兩大部分——服務(wù)器部分和客戶機(jī)部分?？蛻魴C(jī)向服務(wù)器提出請求,，服務(wù)器對請求作相應(yīng)的處理將結(jié)果返回給客戶機(jī)。
??? 根據(jù)不同的實際情況,，客戶機(jī)/服務(wù)器的通信存在對稱和非對稱兩種方式,。在對稱的方式下，通信的每一方都可能扮演主從角色,；在非對稱的方式下,，一方不可改變的認(rèn)為是主機(jī)，而另一方則是從機(jī),。無論是對稱的或是非對稱的,，當(dāng)服務(wù)被提供時必然存在客戶進(jìn)程和服務(wù)進(jìn)程?；赨DP協(xié)議的通信既可采用對稱方式也可采用非對稱方式,。
3.2?數(shù)據(jù)報套接字
??? 套接字" title="套接字">套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元,。它是網(wǎng)絡(luò)通信過程中端點的抽象表示,，包含進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信必須的五種信息：連接使用的協(xié)議,，本地主機(jī)的IP地址，本地進(jìn)程的協(xié)議端口,，遠(yuǎn)地" title="遠(yuǎn)地">遠(yuǎn)地主機(jī)的IP地址,，遠(yuǎn)地進(jìn)程的協(xié)議端口。
??? UDP協(xié)議支持?jǐn)?shù)據(jù)報套接字,。這種套接字可以采用客戶/服務(wù)器模式,，以全雙工方式工作，接收發(fā)送可以同時進(jìn)行,，但并不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、有序性和無重復(fù)性，需要由程序員負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)報的排序和可靠性,。
3.3? 使用Dynamic C實現(xiàn)UDP報文的傳輸
??? Dynamic C提供了許多支持TCP/IP協(xié)議的庫函數(shù),。其中，DCRTCP.LIB是最主要的函數(shù)庫,。
下面將簡要介紹UDP協(xié)議下的基本通信流程,。
3.3.1? 調(diào)用本地初始化函數(shù)
void sock_init(void)
??? 該函數(shù)將使用默認(rèn)配置初始化本地信息包驅(qū)動器以及DCRTCP.LIB函數(shù)庫。該函數(shù)必須在其他網(wǎng)絡(luò)庫函數(shù)被使用前進(jìn)行調(diào)用,。
3.3.2? 打開數(shù)據(jù)報套接字
int udp_open( *s, lport, remote_IP, port, *data_handler ())
其中的參數(shù)解釋如下：
s : 指向UDP套接字的指針,；
lport : 本地協(xié)議端口；
remote_IP : 可接受的遠(yuǎn)地主機(jī)IP地址,，如果該項為-1,，則支持廣播通信；
port : 可接受的遠(yuǎn)地進(jìn)程協(xié)議端口,，如果該項為-1,，則為廣播數(shù)據(jù)報；
data_handler() : 如果接收到數(shù)據(jù)則調(diào)用該函數(shù),；
該函數(shù)的返回值,，如果成功返回非零，否則返回零值,。
3.3.3? 接收遠(yuǎn)地主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)報
int udp_recv( *s, *buf_recv, recv_len)
??? 當(dāng)套接字初始化后用該函數(shù)掃描接收緩沖區(qū),，,，察看是否有數(shù)據(jù)報到達(dá),。其中，buf_recv : 指向用于存放已到達(dá)數(shù)據(jù)報的數(shù)組的指針,；recv_len : 存放數(shù)據(jù)報的數(shù)組的大小,。如果接收到數(shù)據(jù)報則返回數(shù)據(jù)報的長度；否則返回-1,。
3.3.4? 發(fā)送數(shù)據(jù)報給遠(yuǎn)地主機(jī)
?int udp_send( *s, *buf_send, send_len )
?調(diào)用該函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)報給遠(yuǎn)地主機(jī),。如果成功返回該數(shù)據(jù)報的長度,，否則返回-1。
?buf_send : 指向待發(fā)送數(shù)據(jù)報的指針,；
send_len : 待發(fā)送數(shù)據(jù)報的長度,。
3.3.5? 網(wǎng)絡(luò)信息處理函數(shù)
int tcp_tick( *s )
??? 該函數(shù)將察看網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，檢查數(shù)據(jù)報的到達(dá)情況,，處理新到數(shù)據(jù)報并重傳丟失的數(shù)據(jù)報,。若出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接被復(fù)位及套接字已關(guān)閉的情況或參量s為NULL，則返回值為零,；否則返回非零值,。
3.3.6? 關(guān)閉套接字
void sock_close( *s )
??? 當(dāng)數(shù)據(jù)傳送工作完成或傳送過程中發(fā)生錯誤時，可調(diào)用該函數(shù)關(guān)閉套接字
4?串口通信的實現(xiàn)
4.1? RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換
??? PC機(jī)的串行接口" title="串行接口">串行接口是符合EIA RS-232C規(guī)范的外部總線標(biāo)準(zhǔn)接口,，而RCM2200配備有四個串行接口,，都是采用TTL電平，因此兩者之間必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,。以RCM2200的串行口C（位于核心模塊的J4插槽上）為例,，電平轉(zhuǎn)換如圖2所示。

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圖2? RS232與TTL電平轉(zhuǎn)換圖

4.2? 使用Dynamic C實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的傳輸
??? Dynamic C提供了一些與計算機(jī)串行口進(jìn)行通信的函數(shù)可供用戶程序調(diào)用,，下面簡要介紹其中的一部分,。
4.2.1? 打開串行接口
int serXopen( bard )
bard : 長整型，每秒鐘傳送的比特數(shù),。
??? 該函數(shù)用于打開RCM2200的串行接口,，由于RCM2200核心模塊擁有四個串行口，故X可根據(jù)需要取為A\B\C\D其中一個,。在調(diào)用該函數(shù)之前,，還必須先定義串行口的輸入輸出緩沖區(qū)大小，通常情況下設(shè)定為2n-1,，否則就采用默認(rèn)值31,，但在編譯時會給出警告。該函數(shù)的返回值：成功則為1,，否則為0,。
4.2.2? 讀取PC機(jī)串行口數(shù)據(jù)
int serXgetc()?????? /* X = A|B|C|D */
??? 程序可以調(diào)用該函數(shù)查詢串行口是否有字符來到，如果有,，返回該字符值,；否則，返回值-1,。
4.2.3? 發(fā)送數(shù)據(jù)到PC機(jī)串行口
?int serXputs( *s )
?int serXwrite( s, length )? /* X = A|B|C|D */
??? 這兩個函數(shù)均可用于發(fā)送字符串給計算機(jī)的串行口,，返回成功發(fā)送的字符數(shù)。
s : 待發(fā)送字符串的首地址；
length : 待發(fā)送字符串的長度,。
4.2.4? 關(guān)閉串行口
void serXclose()???? /* X = A|B|C|D */
該函數(shù)用于關(guān)閉已經(jīng)打開的串行口,。
5?實現(xiàn)以太網(wǎng)與串口之間的通信
5.1?定義網(wǎng)絡(luò)以及串口初始化數(shù)據(jù)
??? 在程序的開頭，必須使用#define定義一些初始化數(shù)據(jù),，比如：RCM2200所使用的本地IP地址以及端口,，與之通信的遠(yuǎn)地IP地址以及端口以及串口輸入輸出緩沖區(qū)的大小等等。
5.2 主程序" title="主程序">主程序
??? 在主程序中調(diào)用PC機(jī)串口發(fā)送字符串給RCM2200經(jīng)過處理后再由RCM2200發(fā)送UDP報文給以太網(wǎng)以及RCM2200接收以太網(wǎng)發(fā)送來的UDP報文后再送給計算機(jī)的串行口兩個子程序,。
main()
{????? sock_init(); //初始化網(wǎng)絡(luò)庫函數(shù):?? //打開串行口及網(wǎng)絡(luò)套接字for(;;;)
?????? tcp_tick(NULL);//察看套接字狀態(tài)
?????? init_comm();//網(wǎng)絡(luò)發(fā)報文串口接收
?????? comm_init();//串口發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接收?? }
5.3網(wǎng)絡(luò)發(fā)報文串口接收
??? 子程序init_comm() 使用庫函數(shù)udp_recv查詢RCM2200以太網(wǎng)接口是否有UDP報文來到,，如果沒有則返回主程序，否則將UDP報文存放到buf_init數(shù)組中,，然后調(diào)用serCputs(buf_init)通過RCM2200的串行口C發(fā)送到計算機(jī)的串行口,。值得一提的是，當(dāng)RCM2200接收到了一次報文之后,，它將自動關(guān)閉接收報文的套接字,，因此，如果還想接受下一次發(fā)送的報文,，必須再次調(diào)用函數(shù)udp_open打開該套接字,。
5.4串口發(fā)字符串網(wǎng)絡(luò)接收
??? 子程序 comm_init()調(diào)用函數(shù)serCgetc()用于查詢計算機(jī)的串行口是否有數(shù)據(jù)到來，如果沒有則返回主程序,，否則將接收到的字符存儲到buf_comm數(shù)組中,，直到檢測到結(jié)束符到來，將字符串以UDP報文的形式通過函數(shù)udp_send發(fā)送給以太網(wǎng),。如果發(fā)送成功,，則返回主程序等待下一次數(shù)據(jù)的到來，否則關(guān)閉該套接字后重新打開再返回主程序等待,。
5.5程序調(diào)試結(jié)果
??? 在該程序的調(diào)試過程中,，利用Visual C++語言編寫了一個接收和發(fā)送UDP報文的程序用于以太網(wǎng)的計算機(jī)上，另外還使用了從網(wǎng)上下載的串口調(diào)試幫助軟件,，結(jié)果表明,，該程序能實現(xiàn)基于RCM2200以太網(wǎng)與異步串口之間的成功通信。
結(jié)論
??? RCM2200是為了促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)的快速開發(fā)和實現(xiàn)集成的以太網(wǎng)連接而設(shè)計的,。集成的以太網(wǎng)口允許用戶通過使用經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)軟件進(jìn)行瞬間的本地連接或全球范圍的連接,。另外，RCM2200還提供了四個串行口用于和其他設(shè)備的串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,。
??? RCM2200使用Dynamic C軟件開發(fā)環(huán)境,，支持C語言、匯編語言,，擁有豐富的庫函數(shù)可供用戶調(diào)用,，并具有單步編譯、斷點設(shè)置,、單步執(zhí)行,、代碼分解、監(jiān)視表達(dá)式等優(yōu)秀性能,。
??? 使用Dynamic C接收和發(fā)送UDP報文時,，由于網(wǎng)絡(luò)對該報文的傳輸不提供質(zhì)量保證，在每完成一次操作后,，必須及時檢查套接字的狀態(tài),，避免發(fā)生誤傳、漏傳以及套接字關(guān)閉等現(xiàn)象,。在發(fā)送和接收串口數(shù)據(jù)時,，要注意使RCM2200的串口數(shù)據(jù)傳輸波特率與PC機(jī)保持一致，這樣,，才能保證正確傳輸,。
參考文獻(xiàn)
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