第7章嵌入式Linux下的通信應(yīng)用

1、第第7章章嵌入式Linux下的通信應(yīng)用第七章第七章 嵌入式嵌入式LinuxLinux下的通信應(yīng)用下的通信應(yīng)用伴隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，純單機(jī)工作已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求，因此各個(gè)系統(tǒng)之間的信息交互由于具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值而成為嵌入式技術(shù)更深層次的應(yīng)用。本章將介紹嵌入式Linux系統(tǒng)下的各種通信應(yīng)用，串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信、藍(lán)牙通信以及CAN總線通信。讀者可以嘗試把通信編程和之前的各種例子結(jié)合起來，完成功能更加完善的應(yīng)用系統(tǒng)。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一節(jié) 嵌入式嵌入式Linux下的串口通信下的串口通信 第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 第四節(jié) CA

2、N總線總線 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、串口簡介一、串口簡介 二、串口編程二、串口編程 第一節(jié)第一節(jié) 嵌入式嵌入式Linux下的串口通信下的串口通信 隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，通信功能顯得越來越重要。串口作為計(jì)算機(jī)一種常用的接口，具有連接線少、通信簡單的優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。特別是在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用中，經(jīng)常需要使用宿主機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)機(jī)的調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和控制，從而通過串口線連接宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)，達(dá)到通信的目的。 現(xiàn)在的PC機(jī)一般有兩個(gè)串行口：COM1和COM2，我們可以選擇任何一個(gè)進(jìn)行連接，然后在操作系統(tǒng)上面進(jìn)行正確的配置。Windows操作系統(tǒng)和Linux操作系統(tǒng)都能夠很好地支

3、持串口，特別是在Linux環(huán)境下可以對(duì)串口通信簡單地進(jìn)行編程，下面就來介紹串口編程。 第一節(jié)第一節(jié) 嵌入式嵌入式Linux下的串口通信下的串口通信 一、串口簡介一、串口簡介 在Linux系統(tǒng)環(huán)境下的所有設(shè)備都提供了相應(yīng)的設(shè)備文件供用戶訪問，設(shè)備文件都位于/dev目錄下。COM1和COM2對(duì)應(yīng)的文件分別為/dev目錄下的ttyS0和ttyS1，我們可以通過打開并讀寫這兩個(gè)文件來對(duì)串口進(jìn)行操作。使用open()函數(shù)打開串口的例子如下：int fd;/*以讀寫方式打開串口以讀寫方式打開串口*/ fd = open( /dev/ttyS0, O_RDWR);if (-1 = fd) /* 不能打開串口

4、一不能打開串口一*/ perror( 提示錯(cuò)誤！提示錯(cuò)誤！); 對(duì)串口進(jìn)行設(shè)置是一種常見的操作，一般的設(shè)置包括波特率設(shè)置、校驗(yàn)位和停止位設(shè)置?？梢酝ㄟ^POSIX標(biāo)準(zhǔn)終端接口(POSIX是Portable Operation System Interface of Unix的縮寫，它制定了具有移植性操作系統(tǒng)所應(yīng)具備的條件)進(jìn)行相關(guān)操作，此接口稱為termios，并在內(nèi)核目錄下的include/asm/termios.h文件中定義第一節(jié)第一節(jié) 嵌入式嵌入式Linux下的串口通信下的串口通信 二、串口編程二、串口編程 Termios的結(jié)構(gòu)如下：Struct termiostcflag_t c_ifl

5、ag; /輸入模式輸入模式tcflag_t c_oiflag; /輸出模式輸出模式tcflag_t c_cflag; /控制模式控制模式tcflag_t c_lflag; /局部模式局部模式cc_t c_ccNCCS; /特殊控制字符特殊控制字符 在上面的結(jié)構(gòu)體成員中，c_cflag是最常用的，它用于控制串口的波特率、奇偶校驗(yàn)、停止位等。 在c_cflag成員中，選項(xiàng) CLOCAL和CREAD是必須的，即本地和接收使能。例如，下面的代碼將波特率設(shè)為115200、數(shù)據(jù)位為8位、偶校驗(yàn)并且停止位為1位：options.c_cflag |= B115200|CLOCAL|CREAD|CS8| PAR

6、ENB;options.c_cflag &=PARODD;options.c_cflag &=CSTOPB; 第一節(jié)第一節(jié) 嵌入式嵌入式Linux下的串口通信下的串口通信 二、串口編程二、串口編程 所有對(duì)串口的操作都是通過結(jié)構(gòu)體termios和幾個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，其中最常用的兩個(gè)函數(shù)是tcgetattr()和tcsetattr()。在一般情況下，程序通過tcgetattr()函數(shù)獲取設(shè)備當(dāng)前的設(shè)置，然后修改這些設(shè)置，最后用tcsetattr()使這些設(shè)置生效。我們也可以用tcgetattr()函數(shù)保存設(shè)備的配置，最后在程序結(jié)束前用函數(shù)tcsetattr()恢復(fù)設(shè)備的配置。 常用的操

7、作結(jié)構(gòu)體termios的函數(shù)如下：int tcgetattr(int fd ，struct termios *t) 該函數(shù)用于獲得文件描述符fd所表示設(shè)備的當(dāng)前設(shè)置值，并將此設(shè)置值寫入指針t內(nèi)。若成功，函數(shù)返回0，否則返回-1。int tcsetattr(int fd, int options ,struct termios *t) tcsetattr（）函數(shù)用來將termios結(jié)構(gòu)指針t內(nèi)的設(shè)置值賦給當(dāng)前用文件描述符fd表示的設(shè)備終端。參數(shù)options決定什么時(shí)候改變生效 第一節(jié)第一節(jié) 嵌入式嵌入式Linux下的串口通信下的串口通信 二、串口編程二、串口編程 int cfsetispeed

8、(struct termios *t ,speed_t speed);int cfsetospeed(struct termios *t ,speed_t speed)上面的兩個(gè)函數(shù)分別用來設(shè)置設(shè)備的輸入和輸出速度，通過結(jié)構(gòu)體t分別將設(shè)備的輸入輸出速度設(shè)為speed。它們只是設(shè)置了termios結(jié)構(gòu)體的速度，若要修改設(shè)備的速度還需要調(diào)用tcsetattr()函數(shù)。int cfgetispeed(struct termios *t);int cfgetospeed(struct termios *t);上面兩個(gè)函數(shù)分別用來獲得設(shè)備的輸入和輸出速度。int tcflush(int fd,int q

9、ueue);丟棄寫入要引用的對(duì)象，其中參數(shù)fd為要處理的串口。第一節(jié)第一節(jié) 嵌入式嵌入式Linux下的串口通信下的串口通信 二、串口編程二、串口編程 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、網(wǎng)絡(luò)通信一、網(wǎng)絡(luò)通信 二、二、Socket簡介簡介 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，需要解決網(wǎng)絡(luò)間不同主機(jī)進(jìn)程間的相互通信問題。為此，首先要解決網(wǎng)絡(luò)上不同進(jìn)程的標(biāo)識(shí)問題。在同一主機(jī)上，采用唯一的進(jìn)程號(hào)（process ID）來標(biāo)識(shí)不同的進(jìn)程，但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上的不同主機(jī)，可以用相同的進(jìn)程號(hào)來表示沒有任何關(guān)系的兩個(gè)進(jìn)程。同時(shí)，操作系統(tǒng)支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議眾多，不同協(xié)議的工作方

10、式不同，地址格式也不同。為了解決這些問題，TCP/IP協(xié)議引入了地址和端口的概念。 地址用來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)上不同的主機(jī)，即我們常說的IP地址；端口用來區(qū)分同一主機(jī)上不同的運(yùn)用程序，由于TCP/IP傳輸層的兩個(gè)協(xié)議TCP和UDP是相互獨(dú)立的，因此不同協(xié)議的相同端口號(hào)并不沖突。第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 一、網(wǎng)絡(luò)通信一、網(wǎng)絡(luò)通信 在UNIX系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程界面有兩類：UNIX BSD的Socket和UNIX System V的TLI 。由于Sun公司采用了支持TCP/IP的UNIX BSD操作系統(tǒng)，使TCP/IP的應(yīng)用有了更大的發(fā)展，其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程界面Socket在網(wǎng)絡(luò)軟件

11、中被廣泛應(yīng)用，至今已引進(jìn)到Windows和VxWorks等操作系統(tǒng)中，成為開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的強(qiáng)大工具。 Socket相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)上的通信節(jié)點(diǎn)，即IP地址加上端口號(hào)。應(yīng)用程序使用了Socket之后，就可以和網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)連接。Socket之間的通信就如同一臺(tái)PC機(jī)上兩個(gè)進(jìn)程間的通信一樣。 在Linux操作系統(tǒng)中，可以將Socket看成是一種設(shè)備，即一種可作雙向傳輸?shù)男诺?，Linux程序可以經(jīng)過此設(shè)備與本地或是遠(yuǎn)程的程序進(jìn)行通信。第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 二、二、Socket簡介簡介 目前，Internet仍使用IPv4作為尋址模式。在Socket中，尋址模式的

12、結(jié)構(gòu)為sockadd_in，定義如下：struct sockadd_insa_family_t sin_family; /*addressing mode*/unsigned short int sin_port; /*port number*/struct in_addr sin_addr; /*Internet address*/ 其中結(jié)構(gòu)成員sin_family用來說明Socket所使用的尋址模式，在網(wǎng)絡(luò)編程中，其值只能是AF_INET；成員sin_port表示TCP/IP的端口號(hào)；成員sin_addr是in_addr結(jié)構(gòu)，用來表示IP地址；而in_addr的結(jié)構(gòu)很簡單，只有一個(gè)unsi

13、gned long型的成員變量。 由于IP地址的形式是xxx.xxx.xxx.xxx，它是字符型的數(shù)據(jù)，要將一個(gè)用字符型表示的IP地址轉(zhuǎn)換為unsigned long型的成員，需要使用如下函數(shù)：unsigned long inet_addr(const char *string);第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 端口號(hào)的獲取需要使用下面兩個(gè)函數(shù)。因?yàn)橐话愕腎ntel架構(gòu)的CPU采用的是小端模式，而Motorola和Sun公司的機(jī)器則使用的是大端模式，為了消除這個(gè)差別，必須使用下面兩個(gè)位排序函數(shù)來設(shè)置端口號(hào)：unsigned long htonl(un

14、signed long hostlong);unsigned short htons(unsigned short hostshort); 其中，函數(shù)htonl()處理長整型的數(shù)據(jù)，而函數(shù)htons()用于處理短整型的數(shù)據(jù)。用于獲取IP地址和端口號(hào)的一段代碼如下：strunt sockaddr_in adr_srvr;adr_srvr.sin_addr.s_addr = inet_addr(192.168.1.10);adr_srvr.sin_port = htons(8000); 網(wǎng)絡(luò)程序的設(shè)計(jì)可以采用兩種協(xié)議：TCP和UDP。TCP是一種可靠的、面向連接的協(xié)議，而UDP則是不可靠的、無連接

15、的。 第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 1，采用，采用TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)程序時(shí)，一般按照客戶端和服務(wù)器端進(jìn)行設(shè)計(jì)，客戶端和服務(wù)器端的設(shè)計(jì)流程是不一樣的。 第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 因?yàn)門CP協(xié)議是面向連接的，所以在建立連接之前，經(jīng)歷的過程比較多。網(wǎng)絡(luò)程序無論是使用TCP還是UDP協(xié)議，要通過Socket傳輸數(shù)據(jù)，都必須建立Socket，可以使用socket()函數(shù)建立一個(gè)Socket。該函數(shù)的原型如下：int socket(int domain,int type,int

16、 protocal); 參數(shù)domain的值在網(wǎng)絡(luò)程序中只能為AF_INET，表示使用Internet協(xié)議；參數(shù)type為連接的類型，這里的值應(yīng)為SOCK_STREAM，表示采用TCP建立連接；參數(shù)protocal代表通信協(xié)議，一般設(shè)為0，表示自動(dòng)選擇。 bind()函數(shù)用于將IPv4 Socket尋址結(jié)構(gòu)綁定到其所建立的Socket，這樣當(dāng)有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，Linux內(nèi)核會(huì)將這個(gè)數(shù)據(jù)包讓給其綁定的Socket來處理。bind()函數(shù)的原型如下：int bind(int sockfd,const struct sockaddr_in *my_addr,int adr_len); 參數(shù)sockfd

17、是調(diào)用函數(shù)socket()的返回值；參數(shù)my_addr用來存放綁定的IPv4尋址結(jié)構(gòu)；參數(shù)adr_len為結(jié)構(gòu)sockaddr_in的長度。第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 使用listen()函數(shù)來監(jiān)聽、等待客戶端的連接請(qǐng)求。該函數(shù)的原型如下：int listen(int sockfd,int backlog);參數(shù)sockfd為socket()函數(shù)的返回值；參數(shù)backlog用來指定最大連接數(shù)，一般設(shè)為5。 當(dāng)服務(wù)器端接收到客戶端的連接請(qǐng)求時(shí)，會(huì)把連接請(qǐng)求放在連接隊(duì)列中，接著用accept()函數(shù)處理并接受隊(duì)列中的請(qǐng)求。int accept( in

18、t sockfd,struct sockadd_in *addr,int addrlen);參數(shù)addr用來存放客戶端的IP地址，其他兩個(gè)參數(shù)的設(shè)置同bind()函數(shù)的這兩個(gè)參數(shù)。 connect()函數(shù)是客戶端使用的函數(shù)。當(dāng)客戶端建立好Socket后，會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)向服務(wù)器端請(qǐng)求連接。該函數(shù)的原型如下：int connect( int sockfd,struct sockaddr_in *serv_addr,int addrlen);參數(shù)serv_addr用來存放服務(wù)器端的IP地址，其他兩個(gè)函數(shù)的設(shè)置方法同上。 使用close()函數(shù)終止客戶端與服務(wù)器端的連接。函數(shù)運(yùn)行成功返回0，否則返回-

19、1。該函數(shù)的原型如下：int close(int sockfd);第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 2，采用，采用UDP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)采用UDP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì) 第二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 下面主要介紹這個(gè)過程中用到的兩個(gè)特別函數(shù)recvfrom()和sendto()。recvfrom()函數(shù)的原型如下：int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned flags,struct sockadd_in *from, int fro

20、mlen);參數(shù)sockfd為函數(shù)socket()的返回值；參數(shù)buf用來存放接收的信息；參數(shù)len表示接收信息的長度，一般設(shè)為sizeof(buf)；參數(shù)flags一般設(shè)為0；參數(shù)from為發(fā)送端的IP地址；參數(shù)fromlen為發(fā)送端IP地址的長度，一般設(shè)為sizeof(from)。sendto()函數(shù)的原型如下：int sendto(int sockfd,void *buf,int len,unsigned flags,struct sockaddr_in *to,int tolen);參數(shù)buf用來存放要發(fā)送的信息；參數(shù)to為接收端的IP地址；其余參數(shù)的用法同recvfrom()函數(shù)。第

21、二節(jié)第二節(jié) 嵌入式嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 三、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)編程 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、藍(lán)牙技術(shù)一、藍(lán)牙技術(shù) 二、藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu)二、藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu) 三、藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)三、藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò) 四、四、Linux Bluetooth 軟件層軟件層 五、五、USB適配器適配器 第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙(bluetooth)技術(shù)是由愛立信、Intel、諾基亞、東芝和IBM五家公司于1998年5月共同提出開發(fā)的。它是一種用于替代便攜或固定電子設(shè)備上使用的電纜或連線的短距離無線連接技術(shù)。在辦公室、家庭和旅途中，通過藍(lán)牙遙控裝置可以形成一點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，即在該裝置周圍組成一個(gè)“微網(wǎng)”，

22、網(wǎng)內(nèi)任何藍(lán)牙收發(fā)器都可與該裝置互通信號(hào)。 藍(lán)牙計(jì)劃主要面向網(wǎng)絡(luò)中各類數(shù)據(jù)及語音設(shè)備，如PC機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話、家電設(shè)備等，使用無線微波的方式將它們連成一個(gè)微網(wǎng)，多個(gè)微網(wǎng)之間也可以互連，從而方便快速地實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備之間的通信。第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 一、藍(lán)牙技術(shù)一、藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)同樣采用分層方式，包括藍(lán)牙專用協(xié)議和一些通用協(xié)議。專用協(xié)議位于協(xié)議棧的底部，從底到上依次是藍(lán)牙無線層（Bluetooth Radio）、基帶層(Baseband)、LMP 層（Link Manager Protocol）、L2CAP 層（Logical lin

23、k Control and Adaptation Protocol）、RFCOMM(serial cable emulation)、SDP 層（Service Discovery Protocol）。另外，RFCOMM 層以ETSI TS07.10 為基礎(chǔ)，目的是取代電纜連接；TCS（Telephony Control Protocol Specification）以ITU-T的Q.931 為基礎(chǔ)，目的是進(jìn)行呼叫控制。在藍(lán)牙專用協(xié)議之上可以承載PPP、TCP/IP、UDP/IP、WAP等通用高層協(xié)議。 無線層規(guī)范物理層無線傳輸技術(shù)。藍(lán)牙工作在2.4GHz 的ISM 頻段，大部分國家采用2400

24、2483.5MHz，f2402kMHz，k=078，即將該頻段劃分為79個(gè)帶寬為1MHz的信道；在低頻端留有2MHz 的保護(hù)帶，在高頻端留有3.5MHz 的保護(hù)帶。調(diào)制方式采用GFSK，BT=0.5，正頻偏表示“1”，負(fù)頻偏表示“0”。系統(tǒng)采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)、保密性好。第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 二、藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu)二、藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu) 基帶層采用查詢和尋呼方式，使調(diào)頻時(shí)鐘及調(diào)頻頻率同步，為數(shù)據(jù)分組提供對(duì)稱連接(SCO)和非對(duì)稱連接(ASL)并完成數(shù)據(jù)包的定義、前向糾錯(cuò)、循環(huán)冗余校驗(yàn)、邏輯通道選擇、信號(hào)噪化、加密、編碼和解碼等功能。它采用混合電路交換和分組交換方式，既適合語

25、言傳送，也適合一般的數(shù)據(jù)傳送。每一個(gè)語音通道支持64kb/s同步語音，異步通道支持最大速率723.kb/s(反向57.6kb/s)的非對(duì)稱連接或433.9kb/s的對(duì)稱連接。 LMP負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備之間的鏈路建立，包括鑒權(quán)、加密等安全技術(shù)及基帶層分組大小的控制和協(xié)商。它還控制無線設(shè)備的功率以及藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的連接狀態(tài)。 L2CAP與LMP平行工作，共同實(shí)現(xiàn)OSI的數(shù)據(jù)鏈路層的功能，它可提供對(duì)稱連接和非對(duì)稱連接的數(shù)據(jù)服務(wù)。 RFCOMM在藍(lán)牙的基帶上仿真RS-232的功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備串行通信。例如，在撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)將AT命令發(fā)送到調(diào)制解調(diào)器，再傳送到局域網(wǎng)，建立連接后，應(yīng)用程序就可以通過RFCOMM提供的

26、串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 SDP是藍(lán)牙體系中非常關(guān)鍵的部分，只有通過SDP了解通信雙方的設(shè)備信息、業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)特征，然后才能在藍(lán)牙設(shè)備之間建立通信連接。 第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 二、藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu)二、藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu) 個(gè)人通信的目標(biāo)就是利用各種可能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人與人之間在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行任何種類的通信。在近距離通信中，藍(lán)牙無線接入技術(shù)使無線單元間的通信變得十分容易，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)更緊密地結(jié)合在一起，人們可隨時(shí)隨地進(jìn)行信息的交換與傳輸。除此之外，藍(lán)牙移動(dòng)終端還能通過無線方式訪問局域網(wǎng)以及Internet等網(wǎng)絡(luò)，例如：實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。在安全的基礎(chǔ)

27、上實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙地址與IP地址之間的地址解析。通過路由表對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的藍(lán)牙移動(dòng)終端進(jìn)行跟蹤、定位。在兩個(gè)不同的piconet(匹克網(wǎng))的藍(lán)牙移動(dòng)終端之間交換路由信息。 如果目的端位于單位內(nèi)部的局域網(wǎng)或者Internet，則需要通過藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)進(jìn)行藍(lán)牙協(xié)議與TCP/IP 協(xié)議的轉(zhuǎn)換，如果沒有IP 地址，則由藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)來提供IP 地址，其通信方式為T-BGMT。如果目的端位于辦公網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的另一個(gè)匹克網(wǎng)，則通過藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)來建立路由連接，從而完成整個(gè)通信過程的漫游其通信方式為MT-BG-M_MT(為主移動(dòng)終端)-MT。 第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 三、藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)三、藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò) BlueZ是官方Li

28、nux Bluetooth棧，由HCI(Host Control Interface)層、Bluetooth 協(xié)議核心、L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)、SCO音頻層、其他Bluetooth 服務(wù)、用戶空間后臺(tái)進(jìn)程以及配置工具組成。 Bluetooth 規(guī)范支持針對(duì)Bluetooth HCI數(shù)據(jù)分組的UART（通用異步接收器/傳送器）和USB傳輸機(jī)制。BlueZ棧對(duì)這兩個(gè)傳輸機(jī)制（drivers/Bluetooth/）都支持。BlueZ BNEP（Bluetooth 網(wǎng)絡(luò)封裝協(xié)議）實(shí)現(xiàn)了 Bluetooth 上的以太網(wǎng)仿真，

29、這使 TCP/IP可以直接運(yùn)行于Bluetooth之上。BNEP模塊（net/bluetooth/bnep/）和用戶模式pand后臺(tái)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)了 Bluetooth 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN）。BNEP使用register_netdev將自己作為以太網(wǎng)設(shè)備注冊(cè)到 Linux網(wǎng)絡(luò)層，并使用上面為WLAN驅(qū)動(dòng)程序描述的netif_rx來填充sk_buffs并將其發(fā)送到協(xié)議棧。BlueZ RFCOMM(net/bluetooth/rfcomm/)提供Bluetooth上的串行仿真，這使得串行端口應(yīng)用程序（如minicom）和協(xié)議（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP）不加更改地在Bluetooth上運(yùn)行。RFCOMM 模塊和

30、用戶模式dund后臺(tái)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)了Bluetooth 撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)。 第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 四、四、Linux Bluetooth 軟件層軟件層 Bluetooth USB適配器擁有一個(gè)Bluetooth CSR芯片組，并使用USB傳輸器來傳輸HCI數(shù)據(jù)分組。因此，Linux USB層、BlueZ USB傳輸器驅(qū)動(dòng)程序以及BlueZ協(xié)議棧是使設(shè)備工作的主要內(nèi)核層。 Linux USB子系統(tǒng)類似于PCMCIA子系統(tǒng)，它們都有與移動(dòng)設(shè)備交互的主機(jī)控制器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并且都包含一個(gè)向主機(jī)控制器和單個(gè)設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供服務(wù)的核心層。USB主機(jī)控制器遵循兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之一：UHCI（Univ

31、ersal Host Control Interface）或OHCI（Open Host Control Interface）。由于具有PCMCIA，單個(gè)USB設(shè)備的Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不依賴于主機(jī)控制器。經(jīng)由USB設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分為四種類型（或管道）：Control、Interrupt、Bulk和Isochronous。前兩種類型通常用于小型消息，而后兩種類型則用于較大型的消息。USB設(shè)備插入時(shí)，主機(jī)控制器使用控制管道來枚舉它并給它分配設(shè)備地址（1127）。主機(jī)控制器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序讀取的設(shè)備描述符包含關(guān)于設(shè)備的信息。Linux的usbcore內(nèi)核模塊支持USB主機(jī)控制器和USB設(shè)備,并包含U

32、SB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以使用的函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 五、五、USB適配器適配器 USB驅(qū)動(dòng)程序利用usbcore及自己的class/subclass/protocol信息注冊(cè)了兩個(gè)入口點(diǎn)：probe和disconnect。當(dāng)附加相應(yīng)的USB設(shè)備時(shí)，usbcore 用枚舉期間從設(shè)備配置描述符中讀取的class信息來匹配已注冊(cè)的class信息，并將設(shè)備與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序綁定。這個(gè)核心使用一種叫做URB（即USB Request Block，在include/linux/usb.h中定義）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來異步地管理主機(jī)和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使用這些例程來請(qǐng)求各

33、種類型的數(shù)據(jù)傳輸。傳送請(qǐng)求完成后，核心會(huì)使用以前注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)來通知驅(qū)動(dòng)程序。 對(duì)Bluetooth USB設(shè)備而言，HCI命令使用Control管道傳輸，HCI事件使用Interrupt管道，Asynchronous(ACL)數(shù)據(jù)使用Bulk管道，而Synchronous(SCO)音頻數(shù)據(jù)使用Isochronous管道。Bluetooth 規(guī)范為Bluetooth USB設(shè)備定義了class/subclass/protocol代碼0 xE/0 x01/0 x01。BlueZ USB傳輸驅(qū)動(dòng)程序（drivers/bluetooth/hci_usb.c）將該 class/subclass/pro

34、tocol信息注冊(cè)到Linux USB核心。Belkin USB適配器插入時(shí)，主機(jī)控制器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序會(huì)枚舉它。因?yàn)樵诿杜e期間從適配器讀取的設(shè)備描述符與hci_usb驅(qū)動(dòng)程序注冊(cè)到USB核心的信息相匹配，所以這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序可附加到Belkin USB設(shè)備。由hci_usb驅(qū)動(dòng)程序從以上描述的各個(gè)端點(diǎn)讀取的HCI、ACL和SCO數(shù)據(jù)被透明傳送到BlueZ協(xié)議棧。一旦完成這些工作，通過使用以上描述的BlueZ服務(wù)和工具，Linux TCP/IP應(yīng)用程序就可以運(yùn)行在BlueZ BNEP上，而串行應(yīng)用程序則可以運(yùn)行在BlueZ RFCOMM上。 第三節(jié)第三節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 五、五、USB適

35、配器適配器 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、一、CAN總線簡介總線簡介 二、二、CAN總線硬件特征總線硬件特征 三、三、CAN控制器驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng) 第四節(jié)第四節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 控制器局域網(wǎng) (Controller Area Net，CAN)是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，主要用于檢測(cè)及控制各種過程。CAN最初是由德國BOSCH公司為汽車監(jiān)測(cè)和控制而設(shè)計(jì)的，目前已逐步應(yīng)用到其他工業(yè)控制中，現(xiàn)已成為ISO-11898國際標(biāo)準(zhǔn)。 CAN總線的優(yōu)點(diǎn)如下：低成本。極高的總線利用率。數(shù)據(jù)傳輸距離很長(長達(dá)10公里)。數(shù)據(jù)傳輸速率高（高達(dá)1Mbit/s）?？筛鶕?jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文?？煽康腻e(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)

36、制。發(fā)送的信息遭到破壞后可自動(dòng)重發(fā)。節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能。報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)識(shí)符來指示功能信息和優(yōu)先級(jí)信息。1.在一個(gè)由CAN總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理論上可以掛接無數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)。第四節(jié)第四節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 一、一、CAN總線簡介總線簡介 1.電氣特征電氣特征CAN能夠使用多種物理介質(zhì)進(jìn)行傳輸，例如，雙絞線、光纖等。最常用的是雙絞線。信號(hào)使用差分電壓傳送，兩條信號(hào)線被稱為CAN_H和CAN_L，靜態(tài)時(shí)均是2.5V左右，此時(shí)狀態(tài)表示為邏輯1（也可以叫做“隱性”）。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯0（此時(shí)稱為“顯性”）。2.MAC幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)第四

37、節(jié)第四節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 二、二、CAN總線硬件特征總線硬件特征 3.基本組成基本組成CAN總線的基本組成如圖7-17所示。它包含三個(gè)部分：節(jié)點(diǎn)控制器S3C2410微處理器、CAN控制器MCP2510或MCP2515芯片、CAN收發(fā)器-TJA1050或TJA1040芯片。第四節(jié)第四節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 二、二、CAN總線硬件特征總線硬件特征 驅(qū)動(dòng)程序會(huì)根據(jù)module_init()函數(shù)所指定的參數(shù)作為入口函數(shù)，在CAN控制器驅(qū)動(dòng)中，這個(gè)入口函數(shù)為s3c2410_mcp2510_init()，它主要完成一些基本的初始化工作。CAN控制器驅(qū)動(dòng)的初始化工作主要有：軟件復(fù)位，

38、進(jìn)入配置模式。設(shè)置CAN總線波特率。關(guān)閉中斷。設(shè)置ID過濾器。切換MCP2510到正常狀態(tài)（Normal）。清空接受和發(fā)送緩沖區(qū)。開啟接收緩沖區(qū)，開啟中斷（可選）。初始化工作完成之后，會(huì)引入驅(qū)動(dòng)程序的操作集。第四節(jié)第四節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 三、三、CAN控制器驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng) 初始化工作完成之后，會(huì)引入驅(qū)動(dòng)程序的操作集。CAN控制器驅(qū)動(dòng)的操作集結(jié)構(gòu)如下：static struct file_operations s3c2410_fops = owner: THIS_MODULE,write:s3c2410_mcp2510_write,read:s3c2410_mcp2510_read

39、,ioctl:s3c2410_mcp2510_ioctl,open:s3c2410_mcp2510_open,release:s3c2410_mcp2510_release,;第四節(jié)第四節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 三、三、CAN控制器驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng) 應(yīng)用層的read()函數(shù)首先調(diào)用s3c2410_mcp2510_read，該函數(shù)負(fù)責(zé)用戶區(qū)和內(nèi)核區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳送。之后調(diào)用RevRead函數(shù)和s3c2410_isr_mcp2510函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)行操作，在這個(gè)過程中會(huì)調(diào)用MCP2510_Read函數(shù)，它的工作包括：在local處理器上關(guān)閉中斷。MCP2510片選ENABLE。CAN總線發(fā)送

40、流程。MCP2510片選DISABLE。打開中斷。其中， CAN總線發(fā)送流程的具體操作順序如下：1）在s3c2410_fops結(jié)構(gòu)中添加寫接口 。2）用戶程序使用CanData數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)給驅(qū)動(dòng)模塊傳遞參數(shù)。3）從用戶空間讀取待發(fā)送的內(nèi)容 。4）對(duì)用戶空間傳遞的數(shù)據(jù)加以解析 。5）MCP2510通過SPI接口與處理器傳遞數(shù)據(jù)。第四節(jié)第四節(jié) 嵌入式藍(lán)牙技術(shù)嵌入式藍(lán)牙技術(shù) 三、三、CAN控制器驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng) 對(duì)于寫操作，應(yīng)用層的write()函數(shù)首先調(diào)用s3c2410_mcp2510_write，該函數(shù)負(fù)責(zé)用戶區(qū)和內(nèi)核區(qū)之間數(shù)據(jù)傳送。之后調(diào)用MCP2510_canWrite函數(shù)和MCP2510_Write_Can函數(shù)。在該函數(shù)中完成CAN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后，調(diào)用MCP2510_Write函數(shù)，它的工作包括：在local處理器上關(guān)閉中斷。MCP2510片選ENABLE。CAN總線單字節(jié)寫入操作。MCP2510片選DISABLE。打開中斷。其中，CAN總線單字