— 一 、 ｜ 基予以太网的嵌 式系统软件升鲁啦术 Ｆｌａｓｈ烧写程序将其固化在Ｆｌａｓｈ中，由于操作系统映象文 件可直接在ＳＤＲＡＭ中运行，因此在调试阶段可以省略程 序固化过程。 本文嵌入式系统的开发环境采用ＡＶＲ系列的精简指令 集高速８位嵌入式微控制器ＡＴＭＥＧＡ３２和面向嵌入式系统 的网络控制芯片ＥＮＣ２８Ｊ６０为硬件实现平台。ＥＮＣ２８Ｊ６０作 为一款面向嵌入式应用的以太网控制器芯片，具备小封 装、高集成度的特点，区别于其他ＥＩＳＡ（增强形工业标准架 构）接１：３的以太网控制芯片，采用最大速度为１０Ｍｂｉｔ／ｓ 的ＳＰＩ（同步串行接口）作为单片机接１：３，只需４条连线即可 与主控单片机连接。系统通过ＲＪ４５接１３接入网络，从而进 行系统的远程访问。嵌入式微控制器ＡＴＭＥＧＡ３２与网络控 制芯片Ｅ Ｎ Ｃ ２ ８ Ｊ ６ ０的连接原理图如图１所示，通过 与ＡＴＭＥＧＡ３２相连的以太网控制器ＥＮＣ２８Ｊ６０和以太网接 口，即可以以太网速率将所需文件下载到ＡＴＭＥＧＡ３２相 连的ＳＤＲＡＭ中，达到文件快速下载的目的。 ｎ．ｔ￣＇１＇７４复化｝Ｕ路 ＳＤＲＡＭ－４ 一…Ａ１ Ｇ＾： 微控制器 ＿＿ －４－ ．Ｌ： ： － 一 图１嵌入式系统开发平台硬件结构 ２ ＴＦＴＰ协议服务器端实现 应用层（ＨＴＴＰ，ＴＦＴＰ…） ｛ ｌ一＼重，／ Ｉ＿ ！ ｕＩＰ 议栈 ｛ 网络设备驱动（ＥＮＴＨＥＲＮＥＴ，ＳＬＩＰ…） 图２ ｕｌＰ１．０体系结构 为了简化目标板与ＰＣ机的通信过程，确保在目标平 台上无操作系统的前提下，能够从ＰＣ机上快速下载比较 大的文件到目标平台上，必须选择一款合适的最大幅度 精简的ＴＣＰ／ＩＰ协议栈。ｕｌＰ１．０协议栈是专为８位和１６位的 嵌入式微控制器设计的微型ＴＣＰ／ＩＰ协议栈，它提供了网 络通信所必须的协议，本身代码和占用的内存数都非常 少，ｕｌＰ１．Ｏ的源代码只有几ＫＢ，ＲＡＭ占用仅几百字节。 另外，它完全由Ｃ语言编写的开源软件，可以对其源代码 进行修改，以适应于具体的系统。嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ协议为四 层，分别是应用层、传输层、网络层和数据链路层，其体 系结构为如图２所示。 ｕｌＰ１．０处于网络通信的中间层，ＴＦＴＰ协议处于网络 通信的应用层，而下层硬件或固件被称为网络设备驱动。 ２．１ ｕｌＰ１．０程序接口 ｕＩＰ１．０内核中有两个函数直接需要底层设备驱动程 序的支持：一是ｕｉｐ—ｉｎｐｕｔ（）。当设备驱动程序从网络层收 到一个数据包时要调用这个函数，设备驱动程序必须事 先将数据包存放到ｕｉｐ—ｂｕｆ［】中，包长放到ｕｉｐ—ｌｅｎ，然后 在ｕｉｐ的轮询循环中调用ｔａｐｄｅｖ—ｒｅａｄ（）函数检查ｕｉｐ—ｌｅｎ 是否大于０，如果ｕｉｐ—ｌｅｎ大于Ｏ则说明收到了数据，循环 中就分类处理各种协议的请求，如果程序有数据需要发 囡 送调用ｕｉｐ—ｓｅｎｄ（）发送数据，它同样是把数据送入数据缓 困 冲区ｕｉｐ＿ｂｕｆ，设置ｕｉｐ—ｌｅｎ，主循环会在本次循环中调用 国 ｔａｐｄｅｖ园 —ｓｅｎｄ（）函数把数据送入网卡。另一个需要驱动程 序支持的函数是ｕｉｐ—ｐｅｒｉｏｄｉｃ（ｃｏｎｎ）。函数用于ｕｌＰ内核 对各连接的定时轮循，此需要一个硬件支持的定时程序周 期性地用它轮循各连接，用于检查主机是否有数据要发 送，如有，则构造ｌＰ包。 为了将用户的应用程序挂接到ｕＩＰ１．０中，必须将宏 ＵｌＰ＿ＡＰＰＣＡＬＬＯ定义成用户接口函数名，这样每当某个 ｕｌＰ１．０事件发生时，内核就会调用该应用程序进行处理。 由于ＴＦＰＴ协议通常要求传输层ＵＤＰ协议承载，所以还需 要在ｕｌＰ１．０的配置文件ｕｉｐｏｐｔ．ｈ中定义宏ＵＩＰ—ＵＤＰ为１以 及将宏ＵＩＰ—ＵＤＰ＿ＡＰＰＣＡＬＬ定义为应用层ＴＦＴＰ协议实现 函数的函数名（ＵＤＰ用户接１３函数名）来开启ｕｌＰ１．０协 议栈中的ＵＤＰ功能。此外，还需要定义宏ＵＩＰ—ＡＣＴＩＶＥ— ＯＰＥＮ为１，也就是开启ｕｌＰ的主动连接功能。 ２．２ ｕｌＰ１．０下ＴＦＴＰ协议实现 要在ｕＩＰ１．０下实现ＴＦＴＰ协议，首先要定义当前块 编号ｃｕｒｒｅｎｔ—ｓｅｃｔｏｒ、应答块编号ａｃｋ—ｓｅｃｔｏｒ及操作码 ６７ ２０１ ０．０７。广东通信技术 按 术 交＿ 流 ｏｐｃｏｄｅ－－个无符号整型１６位变量；一个指向ＳＤＲＡＭ的无 如下： ｖｏｉｄ ｔｆｔｐ—符号整型８位指针型变量ｐ；另外，对ＴＦＴＰ的五种报文格 式类型分别定义五个宏ＴＦＴＰ—ＯＰＣＯＤＥ—ＲＥＡＤ、ＴＦＴＰｓｅｒｖｅｒ＿ｉｎｉｔ（ｖｏｉｄ） ｛ ＯＰＣＯＤＥＲＥＡＤ、ＴＦＴＰＯＰＣＯＤＥＤＡＴＡ、ＴＦＴＰ———— ｕ１ ６＿ｌ ａｎｙ［２］； ，／主动连接￣ＪＴＦＴＰ客户端１９２．１６８．２．２４４的ｕｄｐ １００００端口 ｕｉｐ—ＯＰＣＯＤＥＡＣＫ及ＴＦＴＰＯＰＣＯＤＥＥＲＲＯＲ，并定义这 ＿—五个宏的操作码值分别为１、２、３、４、５。定义好的这些 变量及宏后，就可以在ｕｌＰ１．０中ＵＤＰ用户接口函数实现 ＴＦＴＰ协议，具体实现的流程如图３所示。 ｉｐａｄｄｒ（ａｎｙ，１ ９２，１ ６８，２，２４４）； —ｃｏｎｎｔｆｆｐ＝ｕｉｐｕｄｐ——ｎｅｗ（ａｎｙ，ＨＴＯＮＳ（１００００））； ：至 ＿ ｔ ； 弈露＞ — 一～ 一一一ｃｏｎｎ＿ｔｆｔｐ一＞ｌｐｏｒｔ＝ＨＴＯＮＳ（６９）； ／，绑定本地端１３为ｔｆｔｐ ｓｅｒｖｅｒ的端口 一：。鼍委奢 捕 一一一—～～ 雇 ， 二。一 ～～ ～、～ 一Ｏ—６９ ０ ．Ｏｐ ｃｏ…ｄｅ ３ 、 （”’“ ‘ 一～一一 —ｐｃｏｄｅ Ｉ ｝１…Ｉ、Ｉ ｈｌ ｌｌｌ 。．Ｏ，ｐ ｃｏ ｄｅ ２ ．… ） ＰＣ机端作为ＴＦＴＰ客户端对使 用的端口号并不关心，只需要保证 ｉ…——Ｉ－ 一． ｊ 特ｊ Ｊｉｐ ａ１）Ｐｄ 舶 ｔｉ个 ｉｌ¨１ｐ ａｐｐｄａｔａ彳 ＩＧＪ柏第将（１１Ｊ ｆｊｌｌ１ ｓｆｌ（ １（，ｒ，佝ｆｆ［艘八 一旧个 ● －ＩＩ 将ＩＪｉＩ）ａｐｐｄａｔａ］旨向的笫 叫峭个 的编 呲 ¨【Ｉ【１ｔ… ｌ； ；丌始ｒ＇ｆＪ．５１ ２＂ｉ、 １ ２剑｝．抖彳ｆ ０的 储 城…Ｉ，ＩＩ划ＩＩ，ｊ ｆ】的仇脚血Ｊ ｌ ２ 圜 困 圜 圜 将”…ｔｔ ｔ￣ ａｐｐｄａ 俯 竿 、 一Ｊ ？ ” 该端口号在本机上唯一即可，客户端 口号又称作临时端口号，这里设置 Ｉ将 ¨１ｌ ｌ｛…ｔ０１俩舭八Ｉ】ｉ Ｐ ｝１）Ｉｊ（】¨Ｔ。 ＴＦＴＰ客户端的端口号为１ ００００。 ３ Ｆｌａｓｈ技术 图３ ＴＦＴＰ协议写过程工作流程 在图３中，ＰＣ机端的ＴＦＴＰ客户进程发出写请求指明 要写入的文件名和模式，如果该文件能被该客户写，目标 ＡＴｍｅｇａ３２采用３２Ｋ字节的系统内可编程Ｆｌａｓｈ，以 往的方法是它允许程序存储器通过ＩＳＰ串行接口，或者通 用编程器进行编程，也可以通过运行于ＡＶＲ内核之中的 弓Ｉ导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程 平台上的ＴＦＴＰ￣Ｅ务器就返回块编号为Ｏ的ＡＣＫ包，该客户 进程就将文件的头２ ｂｙｔｅ以块编号为１发出，服务器则返 序下载到应用Ｆｌａｓｈ存储区（Ａｐｐｌ ｃａｔｉｏｎ Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）。 在更新应用Ｆｌａｓｈ存储区时引导Ｆｌａｓｈ区（Ｂｏｏｔ ＦＩａｓｈ 回块编号为１的ＡＣＫ。ＴＦＴＰ客户随后发送块编号为２的数 据，ＴＦＴＰ客户返回块编号为２的ＡＣＫ，重复这个过程直到 Ｍｅｍｏｒｙ）的程序继续运行，实现了ＲＷＷ（具有同时读写的 能力）操作。为此，可从网上下载开源的ｆｌａｓｈ．ｕｔｉｌｓ源代码 包，移植到该开发板上，执行ｆｌａｓｈｃｐ命令就能完成ｆｌａｓｈ 分区的更新烧写。 这个文件传送完，除了最后一个数据分组可含有不足５１ ２ ｂｙｔｅ的数据，其他每个数据分组均含有５１２ ｂｙｔｅ的数据， 当ＴＦＴＰ客户收到一个不足５１２ ｂｙｔｅ的数据分组时，就知 道它收到最后一个数据分组（若文件长度恰好为５１ ２ ｂｙｔｅ的 整数倍，则文件传送完毕后，还必须在最后发送一个只含 首部而无数据的数据ＰＤＵ。 此外，还需要在主函数ｍａｉｎ中还需要对ｔｆｔｐｓｅｒｖｅｒ初 本升级系统中用ｊｆｓｓ２Ｔ具把需要更新的文件系统和 内核生成映像文件，通过ＴＦＴＰ下载，然后用ｆｌａｓｈｃｐ命令 把映像文件烧写到Ｆｌａｓｈ的第中，直接覆盖原来的映像文 件，然后设备ｃｏｍｍａｎｄ ｌｉｎｅ让内核从对应ｆｌａｓｈ上的ｊｆｓ２ 文件系统的烧录位置挂载根文件系统。系统启动后，对系 统关键设备初始化，然后启动Ｂｏｏｔ—ｌｏａｄｅｒ，将Ｆｌａｓｈ上的 始化，目的就是ＴＦＴＰ服务器主动对ＴＦＴＰ客户端器进行连 接，并绑定本地的通信端１３，ｔｆｔｐｓｅｒｖｅｒ的初始化主体程序 ６８
