無線通信傳輸技術(shù)研究范文

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1LINUX文件系統(tǒng)

文件在系統(tǒng)環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用，它為操作系統(tǒng)和設(shè)備提供了高效簡(jiǎn)單的訪問接口。除了一般文件，程序可以調(diào)用硬盤文件、串口文件、打印機(jī)文件和其他設(shè)備文件。文件目錄也是一種極特殊的文件，目錄文件具有節(jié)點(diǎn)號(hào)和其包含文件的文件名，每一個(gè)目錄入口點(diǎn)就是文件節(jié)點(diǎn)。每個(gè)文件夾下還包 括一個(gè)Makefile文件，文件包含了程序的編譯規(guī)則。庫文件為設(shè)備和硬盤文件提供了一種高級(jí)接口，使系統(tǒng)更智能。設(shè)備能夠被使用，也必須借助驅(qū)動(dòng)被內(nèi)核使用。1.3BOOTLOADER啟動(dòng)過程步驟（1）硬件初始化CFG_HW_INIT（2）從nandflash加載鏡像到動(dòng)態(tài)內(nèi)存ram，load_nandflash（IMG_ADDRESS，IMG_SIZE，JUMP_ADDR）（3）處理鏡像文件，decompress_image（（void*）IMG_ADDRESS，（void*）JUMP_ADDR，IMG_SIZE）（4）開始應(yīng)用程序，設(shè)置偏移量Crt0_gnu.S文件由匯編語言構(gòu)成的初始文件。它是首先被執(zhí)行的指令集，啟動(dòng)程序乃至整個(gè)軟件操作系統(tǒng)運(yùn)行的第一個(gè)文件。應(yīng)用程序開始的入口點(diǎn)，設(shè)置了中斷向量并初始化堆棧等，最后進(jìn)入main主函數(shù)中和跳到應(yīng)用程序入口。

2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

2.1設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基本概念設(shè)備驅(qū)動(dòng)在操作系統(tǒng)Linux內(nèi)核發(fā)揮重要作用，使得硬件成為對(duì)某些特定程序作出相應(yīng)反應(yīng)的內(nèi)部可編程程序接口，在執(zhí)行過程中完全隱藏了設(shè)備工作的具體細(xì)節(jié)。通過一系列依賴特定驅(qū)動(dòng)程序的標(biāo)準(zhǔn)指令來實(shí)現(xiàn)用戶要完成的行為功能，將這些標(biāo)準(zhǔn)指令組織起來，讓實(shí)際硬件根據(jù)指令發(fā)揮相應(yīng)的作用，這就是設(shè)備驅(qū)動(dòng)要完成的。這個(gè)所謂的可編程的接口驅(qū)動(dòng)能夠獨(dú)立于內(nèi)核存在，也可以在內(nèi)核運(yùn)行需要時(shí)進(jìn)行加載。事實(shí)上許多設(shè)備驅(qū)動(dòng)和用戶程序一起發(fā)行用來幫助構(gòu)造和使用目標(biāo)設(shè)備。這些程序包含很多種，從簡(jiǎn)單公用程序到完全的圖形化應(yīng)用程序。

2.2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分類和模塊化Linux將設(shè)備驅(qū)動(dòng)分為3種，每個(gè)模塊至少完成其中的一種設(shè)備驅(qū)動(dòng)類型。這三種設(shè)備驅(qū)動(dòng)的類型分別是：字符型設(shè)備模塊、塊設(shè)備模塊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模塊。設(shè)備驅(qū)動(dòng)的模塊化使得設(shè)備驅(qū)動(dòng)劃分成不同的類型，不同類型之間并不是孤立的，可以用一系列的代碼將不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)整合成一個(gè)大的模塊具備更強(qiáng)大的功能。通過insmod和rmmod可以對(duì)模塊進(jìn)行加載和卸載，而且只有超級(jí)用戶才有權(quán)限加載和卸載模塊。通過insmod命令調(diào)用模塊中的init_module函數(shù)通知內(nèi)核有模塊進(jìn)行注冊(cè)，然后直接引用內(nèi)核函數(shù)register_capability（），一旦內(nèi)核有空閑就發(fā)送響應(yīng)請(qǐng)求執(zhí)行模塊程序。此時(shí)，模塊程序中可以直接調(diào)用內(nèi)核函數(shù)進(jìn)行內(nèi)核操作。模塊注銷時(shí)，不用申請(qǐng)響應(yīng)而是直接通過unregister_capability（）注銷。鏈接模塊到內(nèi)核過程如圖2。

2.3MAKEFILE文件編譯規(guī)則Makefile文件是一種腳本文件，把各級(jí)目錄下的文件有規(guī)則的組織在一起；它是一種程序編譯規(guī)則。它的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于“自動(dòng)化編譯”，就是腳本代碼寫好后，執(zhí)行命令就會(huì)按照腳本進(jìn)行編譯。在腳本語言中，我們首先要把源文件編譯成中間代碼文件也就是.o文件，然后把.o文件鏈接成可執(zhí)行文件。書寫規(guī)則如下：（1）如果工程沒有編譯過，所有源文件都要編譯并鏈接。（2）如果工程中有文件被修改，只編譯和鏈接被修改的文件。（3）如果工程中頭文件被修改，只編譯引用頭文件的源文件。

3網(wǎng)絡(luò)通信硬件結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)軟

3.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作原理網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展方便了我們的生活，因?yàn)榈匦螐?fù)雜的山地不方便儀器的架設(shè)。而通過網(wǎng)絡(luò)通信大大豐富了系統(tǒng)的功能。設(shè)備發(fā)送隊(duì)列dev_queue_xmit（）申請(qǐng)傳輸數(shù)據(jù)，在設(shè)備結(jié)構(gòu)描述中找到相應(yīng)的設(shè)備發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包函數(shù)和設(shè)備名，發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包函數(shù)hard_start_xmit（）通過物理設(shè)備發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。和前兩種驅(qū)動(dòng)類型不同，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)能夠異步接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包文件。它還要完成發(fā)地址，修改傳輸參數(shù)，阻塞處理和錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)等任務(wù)。內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)完全依賴網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和硬件協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母鞣N協(xié)議；硬件協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件驅(qū)動(dòng)程序，負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備通信與數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動(dòng)接口都被結(jié)構(gòu)體structnet_device表示：初始化的主要作用是為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)文件；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和結(jié)構(gòu)文件緊密連接，相互依賴。結(jié)構(gòu)包含：打開設(shè)備，關(guān)閉設(shè)備，設(shè)備配置，硬件傳輸，I/O控制，設(shè)備狀態(tài)，重建文件頭，網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)件頭，傳輸超時(shí)，看門狗超時(shí)，地址解析協(xié)議禁用標(biāo)志，設(shè)置模塊所有者等參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)件頭包含：設(shè)備名，設(shè)備內(nèi)存信息，網(wǎng)絡(luò)接口的I/O地址，中斷號(hào)，接口選擇，DMA通道，設(shè)備狀態(tài)，指向下一個(gè)設(shè)備的指針，初始化。網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)文件的很多參數(shù)都可以在ifconfig中看到。除了以上網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)文件可見的參數(shù)外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)文件中還有很多不可見的參數(shù)，這些參數(shù)在結(jié)構(gòu)中也都發(fā)揮著重要作用。內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)即網(wǎng)絡(luò)接口是系統(tǒng)初始化時(shí)實(shí)時(shí)自動(dòng)生成的，內(nèi)核支持而實(shí)際不存在的網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備。而對(duì)于字符設(shè)備和塊設(shè)備，無論有沒有實(shí)際的物理設(shè)備，內(nèi)核都生成其接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)鏈接到內(nèi)核時(shí)，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)不在內(nèi)核里聲明此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)；而是在drivers/net/space.c里聲明設(shè)備結(jié)構(gòu)文件，這個(gè)文件的下有很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)的聲明。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)初始化代碼把所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)都初始化，初始化時(shí)僅僅是給設(shè)備本身一個(gè)指針。另外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)也不需要?jiǎng)?chuàng)建設(shè)備文件，而是直接通過設(shè)備名從設(shè)備描述結(jié)構(gòu)鏈表中找到對(duì)應(yīng)的structnet_device結(jié)構(gòu)，可以直接用此結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的操作函數(shù)進(jìn)行注冊(cè)。

3.2網(wǎng)絡(luò)通信硬件電路以太網(wǎng)MAC模塊兼容IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，包含地址檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)和控制寄存器，收發(fā)塊，DMA接口。地址檢測(cè)辨認(rèn)4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的48位地址，它還包含一個(gè)64位應(yīng)急寄存器來匹配廣播和單發(fā)地址。統(tǒng)計(jì)寄存器塊對(duì)收發(fā)操作相關(guān)的各種類型事件計(jì)數(shù)，能讓軟件產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)管理統(tǒng)計(jì)兼容IEEE802.3，它和狀態(tài)字被存在接收緩存表中。DM9161A是具有網(wǎng)絡(luò)功能，工作在物理層，低功率收發(fā)芯片。從而決定物理層設(shè)備的職能，但這些功能依然由協(xié)議完成。串口管理接口包括管理數(shù)據(jù)時(shí)鐘和管理數(shù)據(jù)輸入輸出信號(hào)。自動(dòng)識(shí)別媒體功能能夠讓它自動(dòng)識(shí)別是直連還是交叉雙絞線，通過置位某特定寄存器的設(shè)置位即可。圖3網(wǎng)絡(luò)芯片硬件電路9161原理圖。

3.3網(wǎng)絡(luò)通信軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，套接字是至關(guān)重要的；套接字代表通信的端口，通過套接字建立通信的橋梁。套接字有描述符，應(yīng)用程序可以通過描述符操作套接字。通過socket（）創(chuàng)建套接字；同時(shí)套接字只有和地址綁定之后才有意義，通過bind（）進(jìn)行地址綁定。函數(shù)socket（）有四個(gè)參數(shù)，分別表示通信域，套接字類型，制定協(xié)議。通過套接字和connect（）函數(shù)建立一個(gè)連接，建立連接之后，我們就可以通過send（）和recv（）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了。函數(shù)send（）有四個(gè)參數(shù)：第一個(gè)表示通信，連接套接字；第二個(gè)是設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)；第三個(gè)表示發(fā)送內(nèi)容字節(jié)數(shù)；第四個(gè)是傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志。發(fā)送成功則返回已發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，否則返回-1。函數(shù)recv（）也有四個(gè)參數(shù)：第一個(gè)用來通信的套接字；第二個(gè)讀緩沖區(qū)設(shè)置；第三個(gè)讀最大字節(jié)數(shù)；第四個(gè)接收數(shù)據(jù)標(biāo)志。而返回值有三種情況：大于零表示成功接收數(shù)據(jù)返回已接收字節(jié)數(shù)目；等于零表示無數(shù)據(jù)接收；小于零表示接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序客戶端仔程序流程如圖4。

作者：王慶吉單位：吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院