嵌入式家庭網關中SPI接口的軟件模擬

摘要：介紹嵌入式家庭網關的基本框架和信息流程，及其CPU S3C4510B的體系結構和內部資源；說明在所選用uClinux操作系統(tǒng)下，添加SPI接口驅動程序的詳細過程。

    關鍵詞：家庭網關 S3C4510B uClinux SPI 軟件模擬

引言

隨著信息社會的發(fā)展，網絡和信息家電越來越地出現在人們的生活中。人們普通要求將家庭內的所有家用電器與Internet連接起來，實現主人在遠方用計算機或電話通過Internet對象家庭電設施進行監(jiān)控。家用電器制造商可以通過網絡對其生產的設備進行售后跟蹤服務；家用電器是故障時能自動按預設的郵件地址來發(fā)送電子郵件進行報警。這就需要有一個“家庭網絡中央控制器”。它對外與Internet連接，對內通過家庭內部無線局域網將所有家用電器連接成一體，從而確保信息家電安全地接入Internet。當前，多數研究單位推出的家庭網絡智能控制器，均以PC或準PC機作為硬件平臺，由于價位高而均未被市場容納。

嵌入式Internet是近幾年發(fā)展起來的一項新興技術。以32位ARM嵌入式微處理器為硬件平臺，通過移植嵌入式操作系統(tǒng)uClinux內核，開發(fā)相應的硬件驅動、微型GUI和上層應用軟件，最終實現產品化的嵌入式家庭網絡中央控制器。該系統(tǒng)具有體積小、功耗低、價格便宜的特點。

1 系統(tǒng)的硬件組成

本系統(tǒng)以高性能、低價格的S3C4510B為主CPU。它是Samsung公司推出的基于ARM7TDMI核，精簡指令系統(tǒng)的32位高速微處理器。工作電壓為3.3V，內核ARM7TDMI的工作電壓為2.5V，大大降低了芯片的功耗。S3C4510B片上資源：一個總線仲裁器可以根據總線仲裁優(yōu)先級在片上功能模塊和外圍設備之間進行系統(tǒng)總線控制權分配；8KB指令、數據復用Cache，每128bit為1頁，并可全部或部分設置為SRAM；1個主I2C總線控制器，可作為主發(fā)送器或主接收器，能連接多個從設備；2個通用DMA；18個通用I/O口； 2路4線UART口，其中一個支持IrDA 1.0，可用于紅外通信；6組ROM/SRAM/Flash用于管理外部存儲器。另外，可擴展4組動態(tài)存儲器和4 BANK擴展I/O設備；2通道帶有DMA傳送方式的HDLC口；1個10M/100M自適應以太網控制器。

圖1為家庭網關的硬件框圖，以S3C4510B為基本核心系統(tǒng)，外圍擴展一系列功能模塊。有4×4鍵盤及以屏幕LCD顯示構成良好的人機界面，用于手動本地參數查詢和設定。家庭網關基本系統(tǒng)以SPI接口與PTR3000無線收發(fā)模塊相連，同時家庭內部家電控制器也通過SPI接口擴展PTR3000無線模塊。這樣，家庭網關的無線模塊以輪詢的方式與家庭內各家電控制器上無線模塊進行通信，從而組成家庭內部無線子網。家庭網關基本系統(tǒng)只需對SPI口進行操作即可實現與家電通信。實現了家電以家庭網關為中介與Internet在物理層互聯的三個通路：PC通過LAN經由Internet連接到基本系統(tǒng)的以太網口、PC通過Modem經由公司電話網與嵌入式Modem相連再到UART1、電話機經過公用電話網經語音卡連到UART1。

2 uClinux嵌入式操作系統(tǒng)

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