基于Jupiter双以太网处理器的嵌入式网关平台

嵌入式网关是基于Internet技术的分布式设备网络平台的关键。它提供一个不同协议网络通信系统(如RS232接口、RS485接口、RF接口等)和以太网甚至是万维网的连接。嵌入式网关提供嵌入式Web服务器以及对各种接口的连接方法。嵌入式Web服务器也是专门为嵌入式设备而设计的一种小巧精悍的Web服务器，能够运行于嵌入式TCP/IP协议栈上，并能够提供几乎所有的传统Web服务器所能够提供的功能。

　　1 利用嵌入式网关的工厂管理方案

　　工厂内部利用4 8 5线或者以太网来传递指令，并且可以采用2种方法对监控对象故障发送报警信息：用标准的MODEM命令发送GSM短消息或通过SMTP客户端发电子邮件。万维网与控制网的交互是借助于嵌入式网关进行的。当控制终端通过万维网向作为智能节点的现场设备发送控制信息时，它首先基于TCP/IP协议将信息发送给网关，再由网关根据现场设备总线采用相应的TCP/IP协议、RS485协议、RS232协议发送给相应的现场设备。反过来也是这样，嵌入式网关主要负责现场协议间的相互转化，通过嵌入式网关解决了不同协议标准的系统集成问题，如图1所示。

　　2 硬件子系统

Jupiter是韩国ADC公司生产的32位高速双以太网处理器，是一款低成本、高性能、建立在以太网系统基础之上的高性能价格比的处理器。该芯片内含2个10/1 00Mb/s自适应以太网接口，广泛应用于集线器和路由器的设计，其最大优点类似于ARM内核的内建32位EISC处理器，支持uClinux操作系统，是当今市场EISC系列的一个代表产品。Jupiter(EISC结构)与CISC芯片相比具有优化嵌入式应用专长、代码优化，而芯片结构外平相当。Jupiter指令的易操作性使得硬件功能实现变得更简单。

　　Jupiter处理器工作频率50MHz，采用16位单周期指令集，运算速度快;内含4K Cache、2个10/100Mb/s自适应双以太网控制器、最大支持640×480的彩色STNLCD控制器、2个串行的UART、2个DMA、串行SIO控制器、4个3 2位定时器及可编程I/O口、1个中断控制器、DRAM控制器、ROM/SRAM控制器;芯片系统管理器还包括内部3 2位总线的仲裁器和扩展存储器控制器;有8个3 2MB存储器空间可供用户扩展;处理器内建DHCP Client(含PPPoE、Proxy、DNS)及DHCP Server两项功能，可广泛应用于IP共享器、Sohu网关、工业现场Web服务器和浏览器、家庭网关、ADSL、工控网络控制器等。韩国ADC公司的Jupiter芯片与其他公司的比较如表1所示。

　　3 软件结构

　　传统的嵌入式开发所针对的是一些相对简单的应用。通常只有一个简单(或固定的几个)的应用运行，实现的任务简单，并且是针对具体应用的，所以不需要复杂的任务管理、调度机制。从工程设计够用就行的角度看，使用简单的方法烧写ROM，系统启动后直接执行该程序就可以了，根本不需要操作系统参与，开发人员能够了解所有应用启动，资源管理细节，并能够管理它们。 嵌入式网关根本作用是把嵌入式设备同现有的以太网络连接起来，但又在很大程度上保持原有嵌入式网络的各自功能，所以网关必须具有解析多种协议的能力。对于这种较为复杂的应用，传统嵌入式设计的方法已经无法满足要求，必须寻求操作系统以应付多任务和复杂任务的处理。

　　uCliux是Linux操作系统的一种，是由Linux2.0内核发展来的，是专为没有MMU的微处理器设计的嵌入式Linux操作系统。因为大多数内核源代码都被重写，uClinux的内核要比原Linux2.0内核小的多，但保留了Linux 操作系统的主要优点:稳定性，优异的网络能力以及优秀的文件系统支持.uClinux中u表示Micr0，小的意思，C表示Cntrol，控制的意思，所以uClinux就是MicrO-C0ntroller-Linux，字面上的理解就是“针对微控制领域而设计的Linux系统”。

　　uClinux可以通过定制使内棱小型化，还可以加上GUI(图形用户界面)和定制应用程序，并将其放在ROM、RAM、Flash或Disk On Chip中启动。由于嵌入式uClinux操作系统的内核定制高度灵活性，开发者可以很容易地对其进行按需配置，来满足实际应用需要。又由于uClinux是源代码公开的，因此开发人员只要了解内核原理就可以自己开发各类驱动程序。

　　Jupiter芯片是没有内存管理单元(MMU)的处理器,而uClinux很好地解决了没有MMU内存管理问题，采用存储器的分页管理.系统在启动时把实际存储器进行分页。系统对于内存的访问是直接的(它对地址的访问不需要经过MMU，而是直接送到地址线上输出)，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护(这实际上是很多嵌入式系统的特点),各个进程实际上共享一个运行空间(没有独立的地址转换表)。

　　4 网关的uCIinux的开发

　　Jupiter已向用户免费提供了uCinux操作系统源代码及其相关参考通信类源程序。开发板利用串行口与PC机串行口相连接，利用Cygwin仿真Linux操作系统环境，由ADC公司提供的EISCStudio软件包对用户程序进行在线Debg通信与调试。提供C编译器链接、反汇编窗口和存储器窗口、汇编和C源程序调试窗口，可单步、宏单步、断点设置、断点运行、连续运行、全速运行等，通过变量窗口可观察并可修改源程序的变量，软件支持模拟调试和在线调试两种方式。

　　4.1 uClinux内核的生成

　　首先安装并运行Cygwin(Windows环境下虚拟Linux系统的软件)。

　　进入X:cygwinhomeadministratoruClinux-eiSCuClInux-24.20(X为Cygwin安装所在分区)。

　　在Cygwin环境下执行：

　　(1)>mike mroper;

　　(2)>make Jupiter_c0nfig;

　　(3)>make 01dconfig;