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1、第31卷第2期杭州电子科技大学学报Vo.l31,No.22011年04月JournalofHangzhouDianziUniversityApr.2011基于底层网络协议的嵌入式系统内核更新蔡恒,高明煜,刘圆圆(杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018)摘要:该文提出了一种基于底层网络通信协议的嵌入式系统内核更新的方案和具体实现方法。该方案通过数据链路层架构协议,在网络底层和嵌入式系统通信,实现系统内核的下载与更新。采用Winpcap开发包编写上位机服务器端软件,而在嵌入式系统端的系统引导程序部分通过添加必要的解析协议,从而构建一个可靠、稳定、
2、迅速的信息交互通道,最终实现嵌入式系统的内核快速升级。关键词:以太网;嵌入式系统;内核更新中图分类号:TP392文献标识码:A文章编号:1001-9146(2011)02-0013-040引言近年来,嵌入式系统的发展极为迅速,应用范围也日益广泛。基于嵌入式处理器系统的开发周期越来越短,为了加快产品开发速度,迅速占领市场,缩短开发过程中所必不可少的系统调试下载的时间就显得十分重要;另外,基于嵌入式处理器的产品更新换代也越来越快,面对新技术的不断涌现和对系统功能、性能要求的不断提高,用户必须能够针对需求升级系统,延长系统的更换周期,增强系统功能,改[1]善
3、系统性能。因此,为新老客户提供便利快捷的软件升级服务将为产品的销售赢得更多的商机,同时也大大提升了产品的市场竞争率。1以太网驱动电路硬件设计本文中嵌入式处理器芯片采用Marvell公司的PX270,以太网驱动芯片选用台湾DAVICOM公司的一款10/100M网卡芯片DM9000,它是一个高度集成而且低成本的高速网络MAC控制器,可以和CPU直连,支持10/100M以太网连接,芯片内部自带4k双字节的SRAM(3kbyte用来发送,1kbyte用来接收),支持3.3V与5V的工作电压范围;针对不同的处理器,接口支持8位、16位和32位;DM9000物理协议层接口完全
4、支持使用10Mbps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和100Mbps下5类非屏蔽双绞线,完全符合IEEE802.3u规格。它的自动协调功能将自动完成配置以最大限度地适合其线路带宽,同时[2]支持IEEE802.3x全双工流量控制。对DM9000的控制操作是非常简单的,所以用户能方便地将端口驱动程序移植到任何系统下。DM9000A驱动电路结构框图如图1所示。DM9000A的DATA[15:0]为16位数据总线;nIOR/nIOW分别为读/写信号;nCS为片选,接PXA270的nGCS4,即选择Bank4存储区域,其基地址为0x20000000;IRQ为中断请求信号,高电平有效
5、;CMD为命令类型选择信号,接PXA270的地址线ADDR2,高电平时,命令周期的访问是DATA端口,低电平时,命令周期的访问是INDEX端口。收稿日期:2010-04-13基金项目:浙江省教育厅资助项目(Y200907573)作者简介:蔡恒(1986-),男,浙江乐清人,在读研究生,电路与系统.14杭州电子科技大学学报2011年2软件实现原理所有的网络在传输协议上都是分层的,这些层的集合通常称为一个栈,应用程序跟最高层通话,最[3]底层则跟网络通话。服务器端的应用程序和客户端的应用程序之间的通信最终表示为最底层物理层的二进制传输。ISO国际标准化组织提出了开放式
6、连结系统(OSI)七层参考模型,OSI参考模型[4]将网络的不同功能划分为7层,如图2所示。图1DM9000驱动电路的结构框图图2OSI参考模型2.1数据链路层帧格式的分析数据链路层是OSI参考模型第二层,位于物理层与网络层之间。TCP/IP支持多种不同的链路层协议,这取决于网络所使用的硬件,如以太网、令牌环网、光纤分布式数据接口(RDDI)及RS-232串行线[5]路等。这里所涉及的数据链路层协议是指以太网的数据链路层协议,IEEE802项目将数据链路层细分成介质访问控制(MediaAccessControl,MAC)子层和逻辑链路控制(LogicalLink
7、Control,LLC)子层。LLC层包含数据帧中和终端用户相关的部分,如逻辑地址、控制信息和数据;MAC层解决了共享介质的竞争问题,包含同步、标识、流量和差错控制。IEEE802.3制定了针对整个CSMA/CD网络的以太网标准,其帧格式如表1所示:表1IEEE802.3数据链路层帧格式DSAPSSAPcntlorgcode目的地址源地址长度类型数据CRC0xAA0xAA0x030x006字节6字节2字节1字节1字节1字节3字节2字节38~1492字节4字节2.2定制通信数据链路层帧格式通过对数据链路层帧格式的分析,不难发
