一种嵌入式电网监测仪的实现方案

　　2.2 改写操作系统相关的函数

　　sys_arch.c中具有与操作系统相关的一些结构和函数，主要可以分为三个部分。

　（1）进程间通信的函数

　　函数sys_sem_new（ ）、sys_sem_free（ ）、sys_sem_signal（ ）、sys_arch_sem_wait（ ）、sys_mbox_new（ ）、sys_mbox_free（ ）、sys_mbox_post（ ）、sys_arch_mbox_fetch（ ）的功能在μC/OS-II中基本都有，但要注意这里的mbox要用μC/OS-II中的消息队列实现。但是，μC/OS-II没有对消息队列中的消息进行管理，因此不能直接使用，必须在μC/OS-II的基础上重新实现。而有一些mbox只可能有一个消息，可以用邮箱实现。另外函数sys_sem_free（ ）和sys_mbox_free（ ）不易实现，可以采用从空闲队列中动态分配和回收的方法。

　（2）sys_arch_timeout（ ）

　　LwIP中每个与外界网络连接的线程都有自己的timeout属性，即等待超时时间。这个属性表现为：每个线程都对应一个sys_timeout结构体队列，包括这个线程的timeout时间长度以及超时后应调用的timeout函数，该函数可以做一些释放连接和回收资源的工作。如果一个线程对应的sys_timeout为空（NULL），说明该线程会对连接做永久的等待。

（3）sys_thread_new（ ）

　　LwIP可以是单线程运行，即只有一个tcpip线程（tcpip_thread），负责处理所有的tcp/ucp连接，各种网络程序都通过tcpip线程与网络交互。但LwIP也可以多线程运行，以提高效率，降低编程复杂度。

　　创建新线程的函数为：

　　void sys_thread_new（void（*thread）（void*arg），void*arg）

　　在μC/OS-II中，没有线程（thread）的概念，只有任务（task）。它已经提供了创建新任务的系统API调用OSTask-Create。因此，只要把OSTaskCreate封装一下，就可以实现sys_thread_new。需要注意的是：LwIP中的thread并没有μC/OS-II中优先级的概念，实现时要由用户事先为LwIP中创建的线程分配好优先级。

　　2.3 lib_arch中库函数的实现

　　在ARM SDT 2.开发环境下，gcc编译器的lib库里已经有了LwIP协议栈中系统CPU或编辑器有关的外部函数：strlen（ ）、strcmp（ ）、bcopy（ ）、bzero（ ），只需要编写htons（ ）、ntohs（ ）、htonl（ ）、ntohl（ ）即可。

　　3 网络设备驱动程序

　　基于RTL8019AS网络芯片驱动的编写，主要是进行相关寄存器的设置。LwIP协议栈中，网络接口层负责接收上层的IP数据报，装配成不完整的物理帧后复制到控制器片内RAM中，并通过控制器发送到传输介质上，发送时由控制器装配成完整的物理帧；或者将控制器中缓存的接收到的物理帧先复制到系统内存，然后抽出IP数据报，交给IP层进行处理。修改ethernetif.c文件，实现底层的输入输出。

　　RTL8019AS是一种全双工即插即用的以太网控制器，它在一块芯片上集成了RTL8019内核和一个16KB的SDRAM存储器。它兼容RTL8019控制软件和NE2000 8bit或16bit的传输，支持UTP,AUI,BNC和PNP自动检测模式，支持外接闪烁存储器读写操作，支持I/O口地址的完全解码，具有LED指示功能。

　　3.1 网卡初始化函数

　　void ethernetif_init（struct netif*netif）用于初始化网卡，在程序启动之初被调用。这里主要完成网卡的复位操作以及通过对各个寄存器赋值，确定网卡的工作方式等。

　　3.2 网卡发送函数

　　函数err_t ethernetif_output（struct netif*netif，struct pbuf*p，struct ip_addr*ipaddr）为IP层传来的IP报文加上以太网包头并通过网络接口发送。RTL8019AS使用远端DMA将封装好的以太网包写到RTL8019AS内部的双口RAM的发送缓冲环中，然后启动本地DMA，网卡自动发送缓冲环里的数据到以太网。

　　发送过程有三个步骤：数据包的封装；通过远程DMA将数据包送到数据发送缓冲区；通过RTL8019的本地DMA将数据送入FIFO进行发送。

　　3.3 网卡接收函数

　　函数void ethernetif_input（struct netif*netif）从网络接口接收以太网数据包并把其中的IP报文向IP层发送。网卡对于以太网上目的地为该网卡的包会自动启动本地DMA接收数据，并存放在RTL8019AS芯片内部RAM的接收缓冲环中，然后以中断的方式通知CPU。此时该函数使用远端DMA接收数据到系统的RAM当中。

　　3.4 中断处理函数

　　void ethernetif_isr（void）处理网卡相关的中断，RTL8019AS接收到数据后，就通过中断入口把接收数据的工作交给函数ethernetif_input（）来处理。

　　在实时多任务环境中，一般采用中断方式处理RTL8019AS的收发。图1是一个典型中断处理程序（ISR）的流程。当主程序响应RTL8019AS的中断时，ISR的入口将根据读取的中断状态寄存器（ISR）的值来确定程序的走向。