摘? 要：本文研究基于RCM2200嵌入式系統(tǒng)對網(wǎng)絡和串口" 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?語言進行軟件開發(fā)，與標準C語言相比，Dynamic C的改進和差異在于使得在功能強大的嵌入式系統(tǒng)上進行實時編程變得非常容易。 語言的擴展包括多任務和優(yōu)先多任務的構(gòu)造，當供電失敗時，能夠保護寫入變量， 能夠?qū)懭氲街袛喑绦蛑腥ァ藴蔆函數(shù)庫，特定板的外圍驅(qū)動，芯片外圍設備，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?shù)鼐钟蚓W(wǎng)相連，選擇一個串口與計算機的串口相連。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，由計算機串口發(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)絡層協(xié)議，為應用程序發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報。但是，它提供無連接服務，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/服務器程序設計模式
??? 客戶機/服務器的程序設計模式在網(wǎng)絡程序設計中被大量的應用。這種設計模式將整個系統(tǒng)分為兩大部分——服務器部分和客戶機部分?？蛻魴C向服務器提出請求，服務器對請求作相應的處理將結(jié)果返回給客戶機。
??? 根據(jù)不同的實際情況，客戶機/服務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，一方不可改變的認為是主機，而另一方則是從機。無論是對稱的或是非對稱的，當服務被提供時必然存在客戶進程和服務進程?；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)絡通信的基本操作單元。它是網(wǎng)絡通信過程中端點的抽象表示，包含進行網(wǎng)絡通信必須的五種信息：連接使用的協(xié)議，本地主機的IP地址，本地進程的協(xié)議端口，遠地" title="遠地">遠地主機的IP地址，遠地進程的協(xié)議端口。
??? UDP協(xié)議支持數(shù)據(jù)報套接字。這種套接字可以采用客戶/服務器模式，以全雙工方式工作，接收發(fā)送可以同時進行，但并不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、有序性和無重復性，需要由程序員負責管理數(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)絡庫函數(shù)被使用前進行調(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 : 可接受的遠地主機IP地址，如果該項為-1，則支持廣播通信；
port : 可接受的遠地進程協(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? 接收遠地主機發(fā)送的數(shù)據(jù)報
int udp_recv( *s, *buf_recv, recv_len)
??? 當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。其中，buf_recv : 指向用于存放已到達數(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)報給遠地主機
?int udp_send( *s, *buf_send, send_len )
?調(diào)用該函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)報給遠地主機。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)絡信息處理函數(shù)
int tcp_tick( *s )
??? 該函數(shù)將察看網(wǎng)絡連接狀態(tài)，檢查數(shù)據(jù)報的到達情況，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)絡連接被復位及套接字已關(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)范的外部總線標準接口，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串行口進行通信的函數(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，通常情況下設定為2n-1，否則就采用默認值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的串行口兩個子程序。
main()
{????? sock_init(); //初始化網(wǎng)絡庫函數(shù):?? //打開串行口及網(wǎng)絡套接字for(;;;)
?????? tcp_tick(NULL);//察看套接字狀態(tài)
?????? init_comm();//網(wǎng)絡發(fā)報文串口接收
?????? comm_init();//串口發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡接收?? }
5.3網(wǎng)絡發(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)送到計算機的串行口。值得一提的是，當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)絡接收
??? 子程序 comm_init()調(diào)用函數(shù)serCgetc()用于查詢計算機的串行口是否有數(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)連接而設計的。集成的以太網(wǎng)口允許用戶通過使用經(jīng)濟的網(wǎng)絡軟件進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備的串行口進行數(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、斷點設置、單步執(zhí)行、代碼分解、監(jiān)視表達式等優(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機保持一致，這樣，才能保證正確傳輸。
參考文獻
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【2】Z-World, Inc.? Dynamic C premier User’s Manual 1999年
【3】Z-World, Inc.? Dynamic C TCP/IP software User’s Manual? 2001年
【4】謝希仁．計算機網(wǎng)絡．第三版．大連: 大連理工大學出版社，2000．200～201．