摘　要: 采用SOPC技術(shù)把處理器內(nèi)核配置到FPGA芯片中,是一種具有特殊優(yōu)勢(shì)的嵌入式系統(tǒng)解決方案。在嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端的研制中,應(yīng)用QuartusⅡ軟件平臺(tái)的SOPCBuilder設(shè)計(jì)工具,把Nios軟核處理器、以太網(wǎng)芯片控制電路、其它外圍器件的控制電路及用戶(hù)邏輯電路都集成在了一片Cyclone可編程邏輯芯片上。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端上運(yùn)行μC/OSⅡ嵌入式操作系統(tǒng)、LWIP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和應(yīng)用軟件,就能實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)通信功能。 關(guān)鍵詞: 以太網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)終端;可編程芯片上系統(tǒng) 1　引言 　　近年來(lái)隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,以太網(wǎng)因其寬帶、擴(kuò)展性強(qiáng)、組網(wǎng)靈活而成為應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,是網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)外互訪信息的協(xié)議界面和工作平臺(tái)。嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備采用嵌入式處理器技術(shù),使用嵌入式操作系統(tǒng),內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié),可直接接入以太網(wǎng)。由于嵌入式網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備具有成本低、體積小、高可靠、微功耗、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì),在通信和工業(yè)控制等領(lǐng)域正得到日益廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹用SOPC技術(shù)構(gòu)建嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端的設(shè)計(jì)和實(shí)踐?；赟OPC技術(shù)的嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端能夠?yàn)槎喾N聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供基本的工作平臺(tái)。 　　與當(dāng)前較為流行的嵌入式處理器如基于ARM內(nèi)核的處理器、PowerPC系列處理器等不同,SOPC技術(shù)的解決方案是把處理器作為“內(nèi)核”嵌入到FPGA芯片中,在可編程芯片上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能?？汕度氲奶幚砥鲀?nèi)核有兩種:硬核或軟核。其中軟核因?yàn)槌杀镜汀⒖芍貥?gòu)性強(qiáng)、功能靈活、適用的FPGA芯片范圍廣等特點(diǎn)更適合于應(yīng)用在中小批量生產(chǎn)的差異化產(chǎn)品中。 　　FPGA采用硬件技術(shù)處理信號(hào),又可以通過(guò)軟件反復(fù)編程使用,能兼顧速度和靈活性,實(shí)時(shí)性能可以精確預(yù)測(cè)和仿真。FPGA芯片的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是具有強(qiáng)大的硬件并行處理能力,這種能力不受處理器架構(gòu)的限制而只取決于芯片的物理資源。隨著深亞微米半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,目前FPGA單片所含的邏輯門(mén)和片上存儲(chǔ)器的容量發(fā)展很快,百萬(wàn)門(mén)級(jí)的可編程邏輯芯片已成為尋常產(chǎn)品。因此在一般算法復(fù)雜度的多路信號(hào)處理（通常語(yǔ)音通信和工業(yè)控制均可歸入該范圍）中,FPGA比DSP更能勝任工作,而且并行處理的路數(shù)越多,這個(gè)優(yōu)勢(shì)越突出。Nios是Altera公司開(kāi)發(fā)的一種軟核處理器。應(yīng)用SOPC技術(shù)把Nios配置進(jìn)FPGA芯片后,網(wǎng)絡(luò)終端備不再需要外部處理器,用單一FPGA芯片就可以實(shí)現(xiàn)以前需要FPGA+CPU才能完成的功能。 2　網(wǎng)絡(luò)終端的總體設(shè)計(jì) 　　基于SOPC技術(shù)的嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端的硬件和固件部分由帶Nios軟核CPU的FPGA芯片、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器FlashRAM和SDRAM、帶AD和DA變換電路的模擬信號(hào)處理模塊、RS-232串行通信電路、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模塊及RJ45接口、JTAG接口電路等組成,見(jiàn)圖1。此外還有電源電路及配置電路等,從略。 　　在圖1中,FPGA芯片選用Altera公司的Cyclone系列芯片EP1C6Q240C8,該芯片采用0.13μm的全銅1.5V SRAM工藝制作,具有5980個(gè)邏輯單元（LE）,92160個(gè)RAM比特,兩個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)（PLL）,240引腳PQFP封裝。 　　程序存儲(chǔ)器選用AMD公司的FlashRAM芯片AM29LV017D,存儲(chǔ)容量2MByte,擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)100萬(wàn)次。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用Micron公司的SDRAM芯片MT48LC4M32B2,存儲(chǔ)容量16MByte,訪問(wèn)速度5.5ns。使用較大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要是為今后試驗(yàn)運(yùn)行各種不同的嵌入式操作系統(tǒng)預(yù)留空間。 　　以太網(wǎng)接口芯片采用CS8900A。該芯片是Cirrus Logic公司生產(chǎn)的一種局域網(wǎng)信號(hào)處理芯片,內(nèi)部集成了片上RAM,其模擬前端包括了曼切斯特編解碼器、時(shí)鐘恢復(fù)電路、10BASE-T收發(fā)器和濾波器及一個(gè)AUI口。CS8900A的MAC（媒體訪問(wèn)控制）引擎負(fù)責(zé)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收,檢測(cè)和處理沖突,生成和檢測(cè)幀引導(dǎo)頭（Preamble）,自動(dòng)生成和校驗(yàn)CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼。芯片在網(wǎng)絡(luò)物理層符合IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),支持全雙工操作。 　　A/D和D/A變換器采用ADI公司的AD73311L芯片。AD73311L具有一個(gè)16bit的AD轉(zhuǎn)換通道和一個(gè)16bit的D/A轉(zhuǎn)換通道,A/D和D/A轉(zhuǎn)換通道的增益可分別在38dB和21dB范圍內(nèi)編程控制,每一個(gè)通道都在聲音頻帶范圍內(nèi)提供70dB的信噪比。采樣頻率為8kHz～64kHz,可編程控制,采樣字長(zhǎng)為16位。選用AD73311L是因?yàn)樵撔酒坏蓱?yīng)用于一般模擬信號(hào)的A/D和D/A變換,而且能夠滿(mǎn)足語(yǔ)音信號(hào)的前端處理要求,便于今后試驗(yàn)VoIP功能。 　　JTAG接口用于從PC機(jī)向FPGA芯片下載配置文件以及調(diào)試系統(tǒng),串口用于連接PC機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的軟件調(diào)試及在聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中傳送信息到外部設(shè)備。 　　終端的軟件部分主要由嵌入式操作系統(tǒng)μC/OSⅡ、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議LWIP及應(yīng)用軟件組成。嵌入式操作系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的、支持嵌入式應(yīng)用的操作系統(tǒng),通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議等。與PC操作系統(tǒng)相比較,嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴(lài)性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專(zhuān)用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。 　　當(dāng)前各種主要的嵌入式操作系統(tǒng)（如WindowsCE、VxWorks、μC-Linux、μC/OSII等）均在不同程度上支持多種類(lèi)型的外圍硬件設(shè)備和多種通信協(xié)議,可以有較多的手段實(shí)現(xiàn)外圍硬件的驅(qū)動(dòng)。完備的操作系統(tǒng)支持很多通信協(xié)議,采用操作系統(tǒng)后,可直接調(diào)用這些協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信,避免過(guò)多的底層編程耗費(fèi)時(shí)間精力,減少出錯(cuò)。 　　在本網(wǎng)絡(luò)終端中選擇μC/OSⅡ作為嵌入式操作系統(tǒng)。μC/OSⅡ是一個(gè)相對(duì)成熟而且是免費(fèi)的嵌入式操作系統(tǒng),適合小型控制系統(tǒng),具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是對(duì)于文件系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜應(yīng)用等方面的支持遜于商業(yè)性的嵌入式操作系統(tǒng)。 　　在網(wǎng)絡(luò)通信軟件方面,選擇了LWIP來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP通信。LWIP是瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)院的Adam Dunkels等學(xué)者開(kāi)發(fā)的源代碼開(kāi)放的免費(fèi)TCP/IP協(xié)議棧。LWIP既可運(yùn)行于操作系統(tǒng)上,也可以獨(dú)立運(yùn)行。LWIP可以提供類(lèi)似于Berkeley Socket套接字的應(yīng)用程序接口,使用它編寫(xiě)出來(lái)的代碼兼容性很好,只要稍微修改就可以移植到別的常用操作系統(tǒng)上。因?yàn)棣藽/OSⅡ操作系統(tǒng)沒(méi)有自帶的TCP/IP協(xié)議棧,本網(wǎng)絡(luò)終端把lwIP移植到μC/OSⅡ操作系統(tǒng)上,使其成為操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模塊,這樣網(wǎng)絡(luò)通信就可以置于μC/OSⅡ的控制之下。 3　SOPC的開(kāi)發(fā)流程 　　使用軟核處理器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)有其獨(dú)特的開(kāi)發(fā)流程。本文所述工作以采用美國(guó)Altera公司的軟核處理器Nios CPU為例來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā),使用的工具主要是Altera公司的設(shè)計(jì)軟件。這些軟件工具包括QuartusⅡ、SOPCBuilder、GNUProToolkit等。 　　QuartusⅡ是Altera公司的FPGA設(shè)計(jì)軟件,具有設(shè)計(jì)輸入、綜合、仿真、延時(shí)分析、編譯、下載文件以及配置器件等功能。SOPC Builder用于在QuartusⅡ設(shè)計(jì)平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)模塊的邏輯設(shè)計(jì)。用SOPC Builder可以進(jìn)行系統(tǒng)模塊硬件設(shè)計(jì)和底層軟件生成。進(jìn)行硬件模塊設(shè)計(jì)時(shí),SOPC Builder提供圖形化配置界面,備有一些常用外設(shè)的IP模塊,如SDRAM、FlashRAM、UART、Ethernet Interface、Intervaltimer、ParallelI/O等。這些已開(kāi)發(fā)好并已經(jīng)引入到SOPC Builder環(huán)境中的功能模塊被稱(chēng)為部件,打開(kāi)SOPC Builder的圖形界面時(shí)可以在左邊看到這些功能部件。用戶(hù)還可以用“Interfaceto User Logic”加入自己的外設(shè)設(shè)計(jì)文件,或直接加外設(shè)接口。可以采用的外設(shè)設(shè)計(jì)文件是用VHDL或Verilog HDL等描述語(yǔ)言寫(xiě)的.vhd或.v文件、由MAX+plusII生成的EDIF文件、或用QuartusⅡ輸入的電原理圖。SOPC Builder可以進(jìn)行系統(tǒng)配置以及生成,系統(tǒng)配置除了對(duì)外設(shè)設(shè)置外還包括啟動(dòng)程序、中斷向量表、系統(tǒng)啟動(dòng)地址等的設(shè)置。應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)在Cygwin環(huán)境中使用GNUPro工具包進(jìn)行,該工具包含有編譯、下載軟件、以及常用文件的操作命令等,熟悉Cygwin和Linux的開(kāi)發(fā)者很容易使用。SOPC開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程如圖2所示。 　　進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),先在QuartusⅡ中新建一個(gè)工程,然后按圖2流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖中,第一步是確定CPU,設(shè)置CPU是16位還是32位、要不要加硬件乘法指令等,這一步在“Configure Processor”中進(jìn)行。第二步是選擇外圍設(shè)備比如UART、SDRAM、FlashRAM、Timer以及通用I/O等,加入用戶(hù)電路模塊到系統(tǒng)中也是在這一步。 　　第三步是生成,即生成用HDL語(yǔ)言描述的硬件組件以及用于軟件開(kāi)發(fā)的SDK。至此的三步都在SOPC Builder中進(jìn)行。接下來(lái)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩路。在硬件設(shè)計(jì)方面,按圖2左邊所示流程進(jìn)行片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)、添加用戶(hù)電路,包括電路聯(lián)線、芯片選型、管腳設(shè)置等,通過(guò)系統(tǒng)綜合后編譯生成.sof文件,并可根據(jù)需要對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行功能模擬和時(shí)序仿真分析。在軟件設(shè)計(jì)方面,按圖2右邊所示流程進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)、編譯、鏈接,這一步的工作環(huán)境主要為SOPC Builder的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境,也被稱(chēng)為Cygnus。編譯軟件代碼用nios-build,簡(jiǎn)寫(xiě)為nb,用srec-flash來(lái)產(chǎn)生從FlashRAM啟動(dòng)的代碼,下載軟件到系統(tǒng)中用nios-run,簡(jiǎn)寫(xiě)為nr。軟硬件的設(shè)計(jì)流程在最后又匯總在一起,將設(shè)計(jì)好的電路配置文件.sof通過(guò)JTAG下載到Altera FPGA中進(jìn)行調(diào)試。 4　嵌入式網(wǎng)絡(luò)終端的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 　　4.1　Nios處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)用 　　本網(wǎng)絡(luò)終端使用32位處理器,通過(guò)QuartusII設(shè)計(jì)平臺(tái)上的SOPC Builder軟件把Nios軟核處理器配置到FPGA芯片中。Nios軟核能夠按照需求配置成16位或者32位的處理器,指令位數(shù)是16位。一般來(lái)說(shuō),16位處理器做成的系統(tǒng)反應(yīng)要比32位的快,但32位處理器可管理的資源要比16位多。數(shù)據(jù)總線、地址總線、寄存器以及算術(shù)邏輯單元的位數(shù)可根據(jù)需要配置成16或32位。寄存器個(gè)數(shù)也是可以配置的。 　　Nios CPU的體系結(jié)構(gòu)有1個(gè)通用寄存器組,10個(gè)控制寄存器,1個(gè)程序寄存器,1個(gè)K寄存器。在32位Nios CPU中每個(gè)通用寄存器的位寬為32。通用寄存器組中寄存器的數(shù)目可以根據(jù)需要設(shè)置成128、256或512個(gè)。某一時(shí)刻,Nios可以直接訪問(wèn)（不改變CWP）的通用寄存器共有32個(gè),稱(chēng)為寄存器窗口。組中寄存器的個(gè)數(shù)被稱(chēng)為窗口的長(zhǎng)度,又被稱(chēng)為寄存器窗口的大小,值為32。寄存器窗口有四部分,處于最底端的8個(gè)寄存器被稱(chēng)為全局寄存器,分別是%r0～%r7,也稱(chēng)為%g0～%g7;全局寄存器不隨寄存器窗口位置的改變而改變,CPU對(duì)其隨時(shí)可以存取。剩下的24個(gè)寄存器通過(guò)當(dāng)前寄存器窗口來(lái)存取。最上端的8個(gè)被稱(chēng)為輸入寄存器,緊接著輸入寄存器之后的被稱(chēng)為局部寄存器,在局部寄存器和全局寄存器之間的8個(gè)寄存器為輸出寄存器。 　　4.2　FPGA片上系統(tǒng) 　　片上系統(tǒng)包括CPU以及和CPU緊密相連的總線系統(tǒng)和外圍硬件控制電路等。通過(guò)SOPC Builder可以選擇和設(shè)置片上系統(tǒng)模塊的部件,分配和修改系統(tǒng)對(duì)各部件的地址以及中斷號(hào)。 　　SOPC Builder為Nios設(shè)計(jì)了一種特別的總線———Avalon總線。Avalon是一種簡(jiǎn)單的總線結(jié)構(gòu),規(guī)定了主部件和從部件之間的接口以及部件間通信的時(shí)序。Avalon總線由有源邏輯單元構(gòu)成,用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)PCB板子上的金屬線。SOPC Builder根據(jù)系統(tǒng)配置生成Avalon總線的.vhd文件,最后由QuartusⅡ根據(jù).vhd文件綜合成片上總線結(jié)構(gòu)。本網(wǎng)絡(luò)終端片上系統(tǒng)的設(shè)置情況可以見(jiàn)圖3,該圖是SOPC Builder軟件的部件設(shè)置界面。可以直接在該界面把起始地址和中斷號(hào)修改成合適的值。 　　除了設(shè)置具體的部件外,還需要再設(shè)置系統(tǒng)的啟動(dòng)地址、中斷向量表、程序內(nèi)存、數(shù)據(jù)內(nèi)存、主串口以及輔助串口,見(jiàn)圖4。這些設(shè)置和軟件目標(biāo)文件的鏈接過(guò)程緊密相關(guān)。SOPC Builder將根據(jù)這些設(shè)置來(lái)生成cpu-sdk目錄中子目錄lib、inc的相關(guān)文件。 　　4.3　網(wǎng)絡(luò)接口控制 　　設(shè)置以太網(wǎng)接口芯片CS8900A工作于I/O模式。通過(guò)對(duì)芯片各寄存器的操作可設(shè)置網(wǎng)絡(luò)終端接口電路的功能和讀取狀態(tài)信息。CS8900A的主要寄存器有: 　　LineCTL:決定CS8900A的基本配置和物理接口,設(shè)置初始值為00D3H,選擇物理接口為10BASE-T。 　　RxCTL:控制CS8900A接收特定數(shù)據(jù)報(bào),設(shè)置RxTCL的初始值為0D05H,接收網(wǎng)絡(luò)上的廣播或目標(biāo)地址同本地物理地址相同的正確數(shù)據(jù)報(bào)。 　　RxCFG:控制CS8900A接收到特定數(shù)據(jù)報(bào)后會(huì)引發(fā)接收中斷,RxCFG可設(shè)置為0103H,收到正確數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)產(chǎn)生接收中斷。 　　BusCTL:控制芯片的I/O接口操作,設(shè)置初始值為8017H,打開(kāi)CS8900A的中斷總控制位。 　　ISQ:中斷狀態(tài)寄存器,內(nèi)部映射接收狀態(tài)寄存器和發(fā)送中斷寄存器內(nèi)容。 　　Port0:發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí),CPU通過(guò)Port0傳輸數(shù)據(jù)。 　　TxCMD:發(fā)送控制寄存器,如果寫(xiě)入數(shù)據(jù)00C0H,那么網(wǎng)卡芯片在全部數(shù)據(jù)寫(xiě)入后開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。 　　TxLength:發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寄存器,發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),首先寫(xiě)入發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,然后將數(shù)據(jù)通過(guò)Port0寫(xiě)入芯片。 　　系統(tǒng)上電時(shí),首先對(duì)CS8900A進(jìn)行初始化,寫(xiě)寄存器LineCTL、RxCTL、RxCFG、BusCTL。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí), 寫(xiě)控制寄存器TxCMD,并將發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寫(xiě)入TxLength,然后將數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入Port0口,數(shù)據(jù)就可以發(fā)送出去了。接收到數(shù)據(jù)時(shí)CS8900A將觸發(fā)中斷,在其中斷處理程序中可以接收數(shù)據(jù)并處理。 　　4.4　AD/DA電路 　　網(wǎng)絡(luò)終端能夠采集數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào)可直接送入FPGA處理,模擬信號(hào)則需通過(guò)AD73311L芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送入FPGA處理。AD73311L工作時(shí)先進(jìn)行初始化,設(shè)定采樣率、輸入輸出增益等,再讓其工作在數(shù)據(jù)傳輸模式下就可正常工作。 　　AD73311L的數(shù)據(jù)采用串行方式與FPGA芯片通信,可以減少芯片間的連線。在FPGA內(nèi)部,要做串行/并行和并行/串行的變換。為了使AD73311L受CPU的控制,在SOPC Builder中通過(guò)使用“Interfaceto User Logic”功能添加了專(zhuān)門(mén)用于AD73311L的組件ad/da,并設(shè)置相應(yīng)的管腳與外電路相連。 　　4.5　軟件組成 　　和Nios CPU配套的軟件開(kāi)發(fā)工具可在cygwin中使用。cygwin是RedHat公司開(kāi)發(fā)的運(yùn)行于windows平臺(tái)下的仿linux環(huán)境。因此為Nios編寫(xiě)程序并編譯鏈接的過(guò)程和通用linux下面的過(guò)程很類(lèi)似。 　　軟件組成從邏輯上可以分為5部分,其中啟動(dòng)程序Germ Monitor自成一部分,由Altera公司提供。其余4部分由設(shè)計(jì)者組織并編寫(xiě)修改.基于SOPC技術(shù)的結(jié)構(gòu)如圖5所示。 　　由源代碼得到最終可運(yùn)行文件的過(guò)程由一種特殊的文本文件Makefile控制。Makefile文件用于指導(dǎo)源程序文件到目標(biāo)文件的編譯過(guò)程以及目標(biāo)文件鏈接成可執(zhí)行文件的過(guò)程,因此可以看成是整個(gè)軟件程序的管理文件。Makefile文件采用文本文件格式,配合Make程序創(chuàng)建最終的應(yīng)用程序。Makefile文件定義了目標(biāo)文件（target）和依靠文件之間的依賴(lài)關(guān)系,以及由依靠文件產(chǎn)生目標(biāo)文件應(yīng)該執(zhí)行的命令。 　　整個(gè)軟件包共有4個(gè)Makefile文件。μC/OSⅡ操作系統(tǒng)的Makefile文件位于目錄librtos32中,負(fù)責(zé)編譯操作系統(tǒng)代碼,最終產(chǎn)生操作系統(tǒng)支持庫(kù)文件librtos32.a。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議lwIP部分的Makefile文件位于src目錄,負(fù)責(zé)編譯網(wǎng)絡(luò)支持部分代碼,最終生成庫(kù)文件liblwip.a。網(wǎng)絡(luò)終端應(yīng)用軟件的Makefile文件位于頂層目錄UCOSII-lwip中,它將指導(dǎo)編譯器生成庫(kù)文件liblwipapp.a。主Makefile文件也位于頂層目錄中,用于生成最終下載到電路板的可執(zhí)行程序。 　　4.6　系統(tǒng)的啟動(dòng) 　　網(wǎng)絡(luò)終端采用的啟動(dòng)程序?yàn)镹ios開(kāi)發(fā)工具包中自帶的監(jiān)控程序Germ Monitor,略做修改。它的代碼短小,是一個(gè)小型的shell程序,配置在FPGA的片上ROM內(nèi),可以在操作系統(tǒng)運(yùn)行之前啟動(dòng)系統(tǒng)。在配置硬件的時(shí)候,設(shè)置Nios的啟動(dòng)地址為片上ROM的地址,系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)將從該地址運(yùn)行。也可以采用別的啟動(dòng)方式,比如可以直接從Flash RAM驅(qū)動(dòng)。對(duì)硬件的初始化檢測(cè)、硬件外圍設(shè)備工作狀態(tài)的設(shè)定都可以在啟動(dòng)程序中進(jìn)行。執(zhí)行初始化之后,Germ Monitor把放置在Flash RAM中的應(yīng)用程序加載到SDRAM中,然后跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序,即可按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端的各項(xiàng)功能。 5　結(jié)語(yǔ) 　　經(jīng)過(guò)以上設(shè)計(jì),調(diào)試除錯(cuò)后,嵌入式以太網(wǎng)終端就能夠正常工作了。把兩塊這樣的終端電路板用網(wǎng)線連接到局域網(wǎng)上,分別設(shè)定其IP地址,運(yùn)行應(yīng)用軟件即可實(shí)現(xiàn)多種功能。把PC機(jī)的串口和網(wǎng)絡(luò)終端的串口互連,能夠從PC機(jī)監(jiān)視終端的工作狀態(tài)。 　　經(jīng)試驗(yàn),在這兩個(gè)終端間成功地實(shí)現(xiàn)了VoIP語(yǔ)音通信和Telnet數(shù)據(jù)通信。限于篇幅,這方面的設(shè)計(jì)應(yīng)用將另文介紹。 　　以上的研究試驗(yàn)表明,采用SOPC技術(shù),能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備提供一種高效、靈活、低成本的解決方法,SOPC技術(shù)的多項(xiàng)特點(diǎn)使其成為嵌入式系統(tǒng)的一種富有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。