基于LPC2364的串口轉網口專用協議卡的研制

摘要：給出了采用LPC2364芯片為處理器，并利用以太網中TCP協議來設計串口轉網口模塊，從而實現數據傳輸方式轉換的一種設計方法。該方法中的軟件采用FreerRtos實時多任務嵌入式系統和uIP協議棧來實現串口數據通訊和網口數據通訊兩項任務。文中同時給出了系統框圖和主程序流程圖。
關鍵詞：TCP／IP協議；LPC2364；uIP；FreeRTOS；串口轉網口

O 引言
串口轉網口模塊是一個可以讓串口設備立即具備聯網能力的設備聯網服務器。它具有1個可選擇界面串口和1個TCP／IP網絡接口，可讓串口設備立即連接網絡。從而實現工業設備完全自動化聯網管理。該模塊體積小，非常容易整合在系統或設備內，而且可以適應復雜的網絡。為此，本文給出了采用LPC2364、DP83848C、SP3485和H2019等芯片構成一個串口轉網口模塊的軟硬件實現方法。

1 uIP介紹
uIP是由瑞典計算機科學學院(網絡嵌入式系統小組)的Adam Dunkels開發的一種軟件協議棧。該協議棧的源代碼由C語言編寫，并完全公開。uIP協議棧去掉了完整的TCP／IP中不常用的功能，簡化了通訊流程，但保留了網絡通信必須使用的協議。它把設計重點放在了IP／TCP ／ICMP／UDP／ARP這些網絡層和傳輸層協議上，故可保證其代碼的通用性和結構的穩定性。
由于uIP協議棧是專門為嵌入式系統而設計的。因此，uIP還具有如下優越功能：
◇代碼非常少，其協議棧代碼不到6K，很方便閱讀和移植。
◇占用的內存數非常少，RAM占用僅幾百字節。
◇其硬件處理層、協議棧層和應用層共用一個全局緩存區，且不存在數據的拷貝，發送和接收都是依靠這個緩存區，故可極大地節省空間和時間。
◇支持多個主動連接和被動連接并發。
◇源代碼中提供的實例程序包括web服務器、web客戶端、電子郵件發送程序(SMTP客戶端)、Telnet服務器、DNS主機名解析程序等。而且通用性強，移植后基本不用修改就可以通過。
◇對數據的處理采用輪循機制，不需要操作系統的支持。
由于uIP對資源的需求較少且移植很容易，因此，大部分具有小RAM的微控制器都可以使用uIP協議棧。

2 FreeRTOS介紹
FreeRTOS是一款可移植且源代碼開放的微型實時內核。可為多種不同的處理器架構和開發工具提供移植包。每個官方移植包都包含一個配置好的應用范例，可用來展示內核特性，加快學習進程。
FreeRTOS是一種專為小型嵌入式系統設計的，可擴展的實時內核。其亮點在于其設計遵循小型、簡單、易用的原則，同時可支持任務(tasks)和協程(co-routines)以及隊列、二進制信號量、計數信號量、遞歸信號量和互斥量等，可用于任務之間、任務和中斷之間的通信和同步。

3 串口轉網口模塊的硬件實現
串口轉網口模塊使用到的芯片有LPC2364、DP83848C、SP3485和H2019，其系統的硬件電路圖如圖1所示。

4 串口轉網口模塊的軟件實現
本串口轉網口模塊的軟件需要建立兩個任務，一是初始化，二是任務調度。其中初始化包括時鐘初始化，協議棧初始化，IP地址初始化，網關地址初始化，子網掩碼初始化，網口初始化。串口初始化等。其主函數代碼如下：