嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)中SPI接口的軟件模擬
摘要：介紹嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)的基本框架和信息流程，及其CPU S3C4510B的體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)部資源；說明在所選用uClinux操作系統(tǒng)下，添加SPI接口驅(qū)動(dòng)程序的詳細(xì)過程。關(guān)鍵詞：家庭網(wǎng)關(guān) S3C4510B uClinux SPI 軟件模擬
引言
隨著信息社會(huì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和信息家電越來越地出現(xiàn)在人們的生活中。人們普通要求將家庭內(nèi)的所有家用電器與Internet連接起來，實(shí)現(xiàn)主人在遠(yuǎn)方用計(jì)算機(jī)或電話通過Internet對(duì)象家庭電設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控。家用電器制造商可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)其生產(chǎn)的設(shè)備進(jìn)行售后跟蹤服務(wù)；家用電器是故障時(shí)能自動(dòng)按預(yù)設(shè)的郵件地址來發(fā)送電子郵件進(jìn)行報(bào)警。這就需要有一個(gè)“家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器”。它對(duì)外與Internet連接，對(duì)內(nèi)通過家庭內(nèi)部無線局域網(wǎng)將所有家用電器連接成一體，從而確保信息家電安全地接入Internet。當(dāng)前，多數(shù)研究單位推出的家庭網(wǎng)絡(luò)智能控制器，均以PC或準(zhǔn)PC機(jī)作為硬件平臺(tái)，由于價(jià)位高而均未被市場容納。
嵌入式Internet是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新興技術(shù)。以32位ARM嵌入式微處理器為硬件平臺(tái)，通過移植嵌入式操作系統(tǒng)uClinux內(nèi)核，開發(fā)相應(yīng)的硬件驅(qū)動(dòng)、微型GUI和上層應(yīng)用軟件，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器。該系統(tǒng)具有體積小、功耗低、價(jià)格便宜的特點(diǎn)。
1 系統(tǒng)的硬件組成
本系統(tǒng)以高性能、低價(jià)格的S3C4510B為主CPU。它是Samsung公司推出的基于ARM7TDMI核，精簡指令系統(tǒng)的32位高速微處理器。工作電壓為3.3V，內(nèi)核ARM7TDMI的工作電壓為2.5V，大大降低了芯片的功耗。S3C4510B片上資源：一個(gè)總線仲裁器可以根據(jù)總線仲裁優(yōu)先級(jí)在片上功能模塊和外圍設(shè)備之間進(jìn)行系統(tǒng)總線控制權(quán)分配；8KB指令、數(shù)據(jù)復(fù)用Cache，每128bit為1頁，并可全部或部分設(shè)置為SRAM；1個(gè)主I2C總線控制器，可作為主發(fā)送器或主接收器，能連接多個(gè)從設(shè)備；2個(gè)通用DMA；18個(gè)通用I/O口； 2路4線UART口，其中一個(gè)支持IrDA 1.0，可用于紅外通信；6組ROM/SRAM/Flash用于管理外部存儲(chǔ)器。另外，可擴(kuò)展4組動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和4 BANK擴(kuò)展I/O設(shè)備；2通道帶有DMA傳送方式的HDLC口；1個(gè)10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)控制器。
圖1為家庭網(wǎng)關(guān)的硬件框圖，以S3C4510B為基本核心系統(tǒng)，外圍擴(kuò)展一系列功能模塊。有4×4鍵盤及以屏幕LCD顯示構(gòu)成良好的人機(jī)界面，用于手動(dòng)本地參數(shù)查詢和設(shè)定。家庭網(wǎng)關(guān)基本系統(tǒng)以SPI接口與PTR3000無線收發(fā)模塊相連，同時(shí)家庭內(nèi)部家電控制器也通過SPI接口擴(kuò)展PTR3000無線模塊。這樣，家庭網(wǎng)關(guān)的無線模塊以輪詢的方式與家庭內(nèi)各家電控制器上無線模塊進(jìn)行通信，從而組成家庭內(nèi)部無線子網(wǎng)。家庭網(wǎng)關(guān)基本系統(tǒng)只需對(duì)SPI口進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)與家電通信。實(shí)現(xiàn)了家電以家庭網(wǎng)關(guān)為中介與Internet在物理層互聯(lián)的三個(gè)通路：PC通過LAN經(jīng)由Internet連接到基本系統(tǒng)的以太網(wǎng)口、PC通過Modem經(jīng)由公司電話網(wǎng)與嵌入式Modem相連再到UART1、電話機(jī)經(jīng)過公用電話網(wǎng)經(jīng)語音卡連到UART1。
2 uClinux嵌入式操作系統(tǒng)
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