基于嵌入式系统的串口-以太网转换器附源程序

实验报告成绩：              

总成绩：              

重 庆 邮 电 大 学

综合实验报告

题目：基于嵌入式系统的串口-以太网转换器

单位（二级学院）：         

学 生  姓 名：                  

专        业：                  

班        级：                   

学        号：                

指 导  教 师：                 

设计时间： 2010 年 11  月

重庆邮电大学制

目   录

一、实验作品功能描述

二、实验作品界面或使用说明

三、小组分工与个人所负责的模块说明

四、程序流程图

五、任务的定义、实现及主要模块

六、实验中遇到的问题及解决方法

七、实验结果

八、实验体会

九、进一步改进方案和作品应用建议

附录：个人所负责编写的部分主要代码

一、 实验作品功能描述

   该作品是实现一个基于嵌入式系统的串口-以太网转换器。该网关能够实现RS-232与以太网TCP/IP之间的协议转换，从而能为各种串口设备提供以太网接入功能。该转换器实现的是串口数据的透明化传输，即转换器并不对通信的数据内容作任何修改，只是对通信数据进行打包和解包工作，以实现串口数据的网络传输。

二、实验作品使用说明

该设计最终在实验室ARM3000开发板平台上验证成功，一个UP-NetARM3000 通过网线与pc机相连接，发送板的ARM 监视以太网，将接收到的字符发送到串口收发器发送，pc机收发器监视串口，将接收的字符发送到以太网，数据传送示意图如下.

                  数据转换图

数据转换过程为，pc开始，主机发送数据到以太网口，以太网接收到数据，发送到串口；串口轮询总线，接收到数据以后，发送到以太网口，最后将数据返回给pc机。

三、小组分工及个人所负责模块

这次设计，我主要负责总函数的设计及调用。主要用到了实验手册中的串口实验，UDP通信实验，系统消息循环实验这几个实验。程序见附录。

四、程序设计流程图 

本次设计的主程序流程图如下

通过编写串口驱动程序模块，为应用程序的设计建立了一个很好的平台，应用程序的编写只需调用系统服务或者是调用各种API函数，大大简化了应用程序的设计的复杂度。在应用程序中，初始化各个全局变量后，调用SOCKET API函数建立了服务器通讯方式，

UDP 建立过程 在具体通讯时，本系统作为服务器，监听客户端（一般是PC机）的连接 。建立连接后，该任务把客户端通过以太网发送来的数据保存到串口发送缓冲池，串口驱动程序就会自动地把数据发送给串口设备。然后，程序判断串口接收缓冲池是否有数据，若有，就调用SOCKET API函数中的sendto()函数把串口接收缓冲池的数据转发给以太网，送到客户端。该任务一直处于这样一个循环中，从而实现了串口数据的网络传输。

本次设计运用到了U/cos-II操作系统，定义了两个主要任务：Main_task和Receive_task。

Main_task流程图：

    否

                             是

Receive_task流程图如下所示：

五、任务的定义、实现及主要模块

    本设计中定义了两个任务：Main_task及Receive_task；

Main_task模块完成的主要任务：

1）初始化了网络InitNetWork()，配置网络，强行设置开发板的网络地址：

IP4_ADDRESS32(ipaddr32,192,168,0,120);

IP4_ADDRESS32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);

IP4_ADDRESS32(ipgateaddr32,192,168,0,1);

Uart_Printf("current IP is 192.168.0.120\\n");

initOSNet(ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, Mac);    //配置网络。

2）设定计算机端套接口属性，定义了使用的IP协议、地址以及使用端口号：

    servaddr.sin_family = AF_INET;         //IPv4协议

servaddr.sin_addr.s_addr = (110<<24)|(0<<16)|(168<<8)|192;

    servaddr.sin_port = htons(5000);         //端口

3）创建开发板发送端套接字ClientSock_out：

ClientSock_out=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM, 0);    //创建套接字

4）设定了开发板发送端套接口属性，定义了发送板IP地址以及使用端口号：

cliaddr_out.sin_family = AF_INET;             //IPv4协议

cliaddr_out.sin_port=htons(4999);              //板子发送数据的端口

cliaddr_out.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;    //填入本机IP

5）绑定开发板发送端套接字，可以进行数据通信：

bind(ClientSock_out, (struct sockaddr*)&cliaddr_out, sizeof(cliaddr_out));

    6）主要处理函数，串口查询函数，如果收到数据，返回非零，否则，返回0。

int Uart_Poll(int Uartnum)

{

         if(Uartnum==0){

         return (rUTRSTAT0 & 0x1);

       }

       else{

        return (rUTRSTAT1 & 0x1);

         }

  Receive_task模块完成的主要任务：

1）创建开发板接收端套接字ClientSock_in：

ClientSock_in=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM, 0);

2）设定了开发板接收端套接口属性，定义了接收板IP地址以及使用端口号：

cliaddr_in.sin_family= AF_INET;                 //使用IPV4协议族

cliaddr_in.sin_port=htons(4998);              //板子接受数据的端口

cliaddr_in.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;    //填入本机IP地址

3）绑定接收端套接字：

bind(ClientSock_in, (struct sockaddr*)&cliaddr_in, sizeof(cliaddr_in));

六、实验中遇到的问题及解决方法

  1、在调试的时候，把pc的IP地址与板子的IP地址设置为相同，这样数据不能正常发送。改为不同的IP之后就可以正常通信了。还有就是调试的时候波特率的设置问题，我是通过网上查资料的方法才知道要设为9600。

  2、在串口通信与UDP通信汇总时，他们出现了头文件重复定义的情况，必须慢慢查找出来。

七、实验结果

该作品实现一个基于嵌入式系统的串口-以太网转换器。该网关能够实现RS-232与以太网TCP/IP之间的协议转换，从而能为各种串口设备提供以太网接入功能。可以在发送端发送一个字节的数据，通过以太网，再通过串口，传送到板子，最后显示出发送的数据。而且通信也是双向的，反过来同样可实现，两端的发送与接收互不影响。实验结果：

                                   PC机

                                串口

八、实验体会

通过本次试验，我了解了嵌入式ARM的一些基本知识，包括软件和硬件。掌握了串口的通信和UDP通信的联系和具体方法，学会了使用串口调试工具等等。通过对作品的制作，我把理论知识应用到了实际的实物中，学到了很多平时没学到的东西。

一十、进一步改进方案和作品应用建议

    本作品只能支持一种波特率下的双向收发功能，而且只实现了单字节的收发，以后应该向多波特率多字节发送方面研究。

附录：

void InitNetWork()//初始化网络

{

    U32 ipaddr32,ipmaskaddr32,ipgateaddr32;

    U8 Mac[6];

    Uart_Printf("begin init Ethernet and UDP...\\n");

   //强设IP

    IP4_ADDRESS32(ipaddr32,192,168,0,120);

    IP4_ADDRESS32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);

    IP4_ADDRESS32(ipgateaddr32,192,168,0,1);

    Uart_Printf("current IP is 192.168.0.120\\n");

    initOSNet(ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, Mac);//配置网络

    OSTimeDly(1000);

    Uart_Printf("init Ethernet and UDP is ok!\\n");

}

int Uart_Poll(int Uartnum)

{

    if(Uartnum==0){

        return (rUTRSTAT0 & 0x1);

    }

    else{

        return (rUTRSTAT1 & 0x1);

    }

}

int main(void)

{

    ARMTargetInit(); //开发板初始化

    OSInit(); //操作系统初始化      

    uHALr_ResetMMU();//复位MMU

    OSTaskCreate(Main_Task,  (void *)0,  (OS_STK *)&Main_Stack[STACKSIZE*8-1],  Main_Task_Prio);// 创建系统任务 一个收 一个发

    OSTaskCreate(Receive_Task,  (void *)0,  (OS_STK *)&Receive_Stack[STACKSIZE*8-1],  Receive_Task_Prio);

    OSAddTask_Init();//创建系统附加任务

    InitRtc();//初始化系统时钟

    Nand_Rw_Sem=OSSemCreate(1);   //创建Nand-Flash读写控制权旗语,初值为1满足互斥条件//

    OSStart();//操作系统任务调度开始

    //不会执行到这里

    return 0;

}

void Main_Task(void *Id)             //板子 发

{

}

void Receive_Task(void *Id)           //板子 收

{

}