基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

(1) 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的移植；
(2) TCP/IP協(xié)議棧LwIP的移植；
(3)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
l.LwIP協(xié)議棧的移植
為了使WorldFIP現(xiàn)場總線可以和Internet通信，在設(shè)計(jì)中必須把TCP/IP協(xié)議棧移植到μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)中(μC/OS-Ⅱ移植將在后面介紹)。為了節(jié)省對系統(tǒng)資源的占用，設(shè)計(jì)中選用了開源的嵌入式TCP/IP協(xié)議?！狶wIP。LwIP協(xié)議棧是一個(gè)輕量的TCP/IP協(xié)議棧，一般只需要幾十千字節(jié)的RAM和40K左右的ROM就可以運(yùn)行，這使LwIP協(xié)議棧適合在低端嵌入式系統(tǒng)中使用。LwIP的源碼可以到相關(guān)的網(wǎng)站上下載，目前的版本是0.6.3。LwIP的特性如下:
(1)支持多網(wǎng)絡(luò)接口下的IP轉(zhuǎn)發(fā);
(2)提供專門的內(nèi)部回調(diào)接口(Raw API)用于提高應(yīng)用程序性能;
(3)可選擇的Berkeley接API。
為了方便移植，LwIP協(xié)議棧把所有與硬件、OS、編譯器相關(guān)的部分單獨(dú)放在/src/arch目錄下，因此移植時(shí)只需修改這個(gè)目錄下的文件即可，其他源文件一般不需要修改。在移植的過程中，最主要的是和OS相關(guān)的一些函數(shù)和結(jié)構(gòu)，這些函數(shù)和結(jié)構(gòu)在arch目錄下的sys_arch.h和sys_arch.c中定義和實(shí)現(xiàn)。主要有:
(l)sys_arch_timeout函數(shù)。
這個(gè)函數(shù)描述的是LwIP中與外界網(wǎng)絡(luò)連接的線程等待超時(shí)timeout屬性，該屬性與OS相關(guān)。每個(gè)線程的timeout屬性對應(yīng)著一個(gè)在sys.h中定義的結(jié)構(gòu)體sys_timeout，我們所要實(shí)現(xiàn)的是如下函數(shù):
struct sys_timeouts * sys_arch_timeouts(void)
該函數(shù)的功能是返回目前正處于運(yùn)行態(tài)的線程所對應(yīng)的timeout隊(duì)列指針。
(2)sys_sem_t信號(hào)量。
在LwIP中用信號(hào)量來實(shí)現(xiàn)同步，因此需要在sys_arch中實(shí)現(xiàn)sys_sem_t結(jié)構(gòu)體和處理函數(shù):
typedef OS_EVENT * sys_sem_t;
sys_sem_t sys_sem_new (lNT8U count);
void sys_sem_signal (sys_sem_t sem);
INTl6U sys_arch_sem_wait (sys_sem_t sem,INTl6U timeout);
void sys_sem_free (sys_sem_t sem);
μC/OS-Ⅱ已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)量的各種操作，而且功能和LwIP中的幾個(gè)函數(shù)完全一樣的，所以在LwIP中只需把μC/OS-Ⅱ中的函數(shù)封裝打包。
(3) sys_mbox_t消息。
在LwIP中實(shí)現(xiàn)緩沖、數(shù)據(jù)傳遞要用到消息隊(duì)列，所以在sys_arch中實(shí)現(xiàn)sys_mbox_t結(jié)構(gòu)體和處理函數(shù)：
typedef struct
{
OS_EVENT * pQ;
void * pvQEntries [MAX _ QUEUE _ EN_ TRIES];
} sys_mbox_t;
sys_mbox_t;
sys_mbox_t sys_mbox_new (void);
void sys_mbox_post(sys_mbox_t mbox,void * msg);
INT16U sys_arch_mbox_fetch (sys_mbox_tmbox,void * * msg,INT16U timeout);
void sys_mbox_free (sys_mbox_t mbox);