數(shù)據(jù)存儲單元 - 基于VG2的智能家居控制器的實現(xiàn)

　　采用Realtek公司的以太網(wǎng)接口芯片RTL80l9AS和Philips公司的USB主從控制芯片ISP1161A1，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入和數(shù)據(jù)存儲功能。

　　ISPll6lAl是Philips公司生產(chǎn)的一種單片通用串行總線(USB)控制器，遵循USBv2.0規(guī)范，為USB HC提供了2個下行端口，為USB DC提供1個上行端口。每一個下行端口都有自己的過流(OC)檢測輸入端和電源轉(zhuǎn)換控制輸出端;上行端口有自己的VBUS檢測輸入端。內(nèi)建4 KB的FIFO緩存RAM供HC使用，2 462字節(jié)的FIFO緩存RAM供DC使用。在ISP116lAl作為USB主機時，根據(jù)硬件資源的分配，其數(shù)據(jù)地址是0x015000000，命令地址為0x01500002。HC的編程接口時序最小值不超過300ns，在VG2接14.318 MHz晶振、ISP1161外接12 MHz晶振時，可以滿足VG2和ISP1161協(xié)調(diào)工作的時序要求。

　　RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)接口芯片具有16位數(shù)據(jù)總線和24位地址總線，具有曼徹斯特編碼、沖突檢測和重發(fā)的功能;可以與很少的外圍電路一起完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，全雙工，收發(fā)速率可同時達到10Mbps;內(nèi)置16KB的SRAM用于數(shù)據(jù)收發(fā)的緩沖，支持跳線和免跳線，即插即用的上作模式。圖4是數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)圖。RTL8019AS工作在跳線方式下，IOS3～IOSO為低電平，設(shè)置其I/O基地址為Ox300，RTL8019AS只對地址為0x300～0x31F的信號產(chǎn)生響應(yīng);IRQS2～IRQS0為低電平，INT0被選中作為中斷請求的輸出，PLl、PLO為低電平.設(shè)置具有自動檢測接口類型的功能。

　　3 軟件設(shè)計

　　本文采用μC/OS-II(v2.51)嵌入式操作系統(tǒng)作為家居控制器的軟件平臺。μC/OS-II是一個占先式多任務(wù)操作系統(tǒng)，可固化、可裁剪，易于移植，具有良好的可靠性和穩(wěn)定性;支持多達64個任務(wù)，以及信號量、消息郵箱、消息隊列等多種進程問通信機制。由于沒有TCP/IP和USB協(xié)議棧，因此移植了1wIP和USB HOST協(xié)議來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和USR數(shù)據(jù)傳輸。

　　3.1 μC/OS-II在VG2上的移植

　　采用Cygwin作為編譯平臺的EISC STUDIO集成開發(fā)環(huán)境，用戶可以在C程序中插入匯編語言(可擴展指令集)，在移植過程中修改了OS_CPU.H和OS_CPU_C.C，4個與處理器相關(guān)的函數(shù)在OS_CPU_C.C中實現(xiàn)。堆棧的增長方向為向下，入口寬度為32位。初始化后數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)依次為opt，ptos，pdata，0x0，task，0x3000，0xe，0x7，0x6，Ox5，0x4，0x3，0x2，0xl，0x0。OSStartHighRdy()在OS_CPU_C.C中的實現(xiàn)實例如下(限于篇幅，其他函數(shù)不再一一列出)：

　　3.2 1wIP協(xié)議在μC/OS-II上的移植

　　1wIP是一個比較完備的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧，有與操作系統(tǒng)接口的封裝層。1wIP的移植主要包括4個方面的工作：

　　◇處理與編譯器和硬件相關(guān)的include文件;

　　◇實現(xiàn)與操作系統(tǒng)相關(guān)的結(jié)構(gòu)和函數(shù);

　　◇實現(xiàn)lib_arch中的庫函數(shù);

　　◇實現(xiàn)RTL8019As驅(qū)動程序。

　　RTL8019AS與Ne2k芯片兼容，可參照ethernetif.c網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模板實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的驅(qū)動。

　　3.3 USB主機系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　USB主機系統(tǒng)的實現(xiàn)主要是核心驅(qū)動程序(USBD)和主控制器驅(qū)動程序(HCD)的實現(xiàn)。HCD是協(xié)議棧最底層對主機控制器硬件和數(shù)據(jù)傳輸?shù)某橄?，向上為USBD提供一個軟件接口(HCDI)，向下管理和檢測主機控制器硬件的行為。USBD是USB體系的中樞，用于檢測和管理USB系統(tǒng)的所有活動，向上接收USB設(shè)備驅(qū)動程序和用戶程序的各種命令和數(shù)據(jù)，向下把處理好的各種數(shù)據(jù)發(fā)送給HCD，并最終與設(shè)備進行通信。主機要支持設(shè)備類，就要建立特定的設(shè)備類協(xié)議，本設(shè)計實現(xiàn)了USB Mass Storage類，移植了ZLG/FS文件系統(tǒng)。

　　3.4 智能家居控制器的軟件設(shè)計

　　軟件設(shè)計采用模塊化、與內(nèi)核相分離的原則，可保證程序具有良好的可移植性和可重用性，主要有網(wǎng)絡(luò)模塊、USB模塊、市話控制模塊、顯示模塊、鍵盤模塊和抄表模塊等。每個模塊都有相應(yīng)的功能.其中一些模塊還包含一些子模塊，各個模塊相互獨立又相互聯(lián)系，它們的有機組合為用戶提供相應(yīng)的功能。按照軟件所屬層次可劃分為3層：內(nèi)層是實時操作系統(tǒng)內(nèi)核;中間件層主要是芯片的驅(qū)動和通信協(xié)議的移植;外層是應(yīng)用層，為用戶提供具體的功能應(yīng)用。系統(tǒng)復(fù)位后，主程序首先對進行系統(tǒng)進行初始化，獲取系統(tǒng)狀態(tài)信息。VG2自帶看門狗設(shè)置，在程序正常執(zhí)行過程中每隔一段時間觸發(fā)看門狗電路，進行喂狗。

　　4 小結(jié)

　　本文采用ADChips公司的多媒體處理器VG2作為主控芯片，網(wǎng)絡(luò)的接入和USB技術(shù)的應(yīng)用保證了大數(shù)據(jù)量傳輸和存儲的穩(wěn)定性以及功能的可擴展性，兼顧了傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)遠程控制方式。智能家居控制器操作簡單，使用方便，達到了預(yù)期的設(shè)計目的。