UIP移植到CC2530的方法

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UIP移植到CC2530的方法

最近老板有个项目，其中要做一个Zigbee的无线接入点，即将ZigBee无线传感网络中的数据通过TCP/IP协议传输到以太网上。传统的这种无线接入点即网关都是上位机加下位机模式做成的，即主控芯片（如ARM）加无线模块（如cc2530），ARM与cc2530通过UARST通信，cc2530建立WSN网络，ARM与PC机通过TCP/IP通信，考虑到此系统的成本以及其中的数据传输量不大，就不用ARM，直接将cc2530做成网关，这就需要将TCP/IP协议栈移植到cc2530上，同时与ZigBee协议栈能很好的协同运行。

因为cc2530的FLASH有256K,Z-stack占用了大部分，所以要用TCP/IP,只能移植一个轻量型网络协议栈，现在比较流行的就是Adam Dunkels写的lwIP和uIP,还有Micrium的uc/IP，lwip和uc/ip所占空间较大，移植较为麻烦，所以就用uip。uip是一种免费可的极小的TCP/IP协议栈，主要实现了ARP，ICMP，TCP，UDP协议，在8位或16位单片机上用的较多，对rom和ram要求很少。

在网上看了一些uip移植到51或STM32的文章，同时也花了两天时间看了uip的实现源码，如果不熟悉TCP/IP协议的话读起来还是很吃力，所以先看看TCP/IP,建议看TCP/IP协议详解——卷一。看完之后大概知道移植过程了。

移植之前先要写网络芯片驱动程序，我用的是enc28j60，独立控制的SPI接口，因为cc2530的spi接口用来下载调试了，另一个spi被串口复用了，所以只用用GPIO模拟SPI。

写驱动程序之前认真读了enc28j60的datasheet，在网上也找到了相关的驱动程序，可以稍加修改拿来用。下面贴出spi程序和enc28j60的程序。

#include "spi.h"

void WriteByte(u8_t dat)

{

u8_t i;

for(i=0;i<8;i++)

{

SCKN = 0;

asm("nop");

if(dat&0x80)

{

SIN = 1;

}

else

SIN = 0;

dat <<= 1;

asm("nop");

SCKN = 1;

asm("nop");

}

SCKN=0; //空闲状态为低电平

}

u8_t ReadByte(void)

{

u8_t i,dat;

SCKN=0;

dat1=0;

for(i=0;i<8;i++)

{

SCKN=1;

dat1 <<=1;

dat1 |= SON;

SCKN=0;

}

return dat;

}

spi.h文件定义了与enc28j60spi接口的GPIO，

#ifndef SPI_H

#define SPI_H

#include

#define SON P0_5 // MISO

#define SIN P0_6 // MOSI

#define SCKN P0_7 // SCK

#define CSN P1_3 // 28J60-- CS

#define RESET P1_2 // Reset

void WriteByte(u8_t dat);

u8_t ReadByte(void);

#endif

enc28j60.c文件：

#include "enc28j60.h"

#include "spi.h"

#define MIN(a,b) (a) < (b) ? (a) : (b)

XDATA u8_t Enc28j60Bank;

XDATA u16_t NextPacketPtr;

void delay_100ns()

{

asm("nop");

}

void delay_ms(int t1)

{

int i;

while(t1--)

{

for(i=10;i;--i)

{

delay_100ns();

}

//*******************************************************************************************

//

// Function : enc28j60ReadOp

// Description :

//

//*******************************************************************************************

u8_t enc28j60ReadOp(u8_t op, u8_t address)

{

u8_t dat1;

// activate CS

CSN =0;

// issue read command

delay_100ns();

WriteByte(op | (address & ADDR_MASK));

dat1 = ReadByte();

// do dummy read if needed (for mac and mii, see datasheet page 29)

if(address & 0x80) dat1 = ReadByte();

// release CS

CSN=1;

return(dat1);

}

//*******************************************************************************************

//

// Function : enc28j60WriteOp

// Description :

//

//*******************************************************************************************

void enc28j60WriteOp(u8_t op, u8_t address, u8_t mydat)

{

CSN=0;

// issue write command

delay_100ns();

WriteByte( op | (address & ADDR_MASK));

// write data

WriteByte(mydat);

CSN=1;

delay_100ns();

}

//*******************************************************************************************

//

// Function : icmp_send_request

// Description : Send ARP request packet to destination.

//

//*******************************************************************************************

void enc28j60SetBank(u8_t address)

{

// set the bank (if needed)

if((address & BANK_MASK) != Enc28j60Bank)

{

// set the bank

enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR, ECON1, (ECON1_BSEL1|ECON1_BSEL0));

enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, (address & BANK_MASK)>>5);

Enc28j60Bank = (address & BANK_MASK);

}

//*******************************************************************************************

//

// Function : icmp_send_request

// Description : Send ARP request packet to destination.

//

//*******************************************************************************************

u8_t enc28j60Read(u8_t address)

{

// select bank to read

enc28j60SetBank(address);

// do the read

return enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_CTRL_REG, address);

}

//*******************************************************************************************

//

// Function : icmp_send_request

// Description : Send ARP request packet to destination.

//

//*******************************************************************************************

void enc28j60Write(u8_t address, u8_t mydat)

{

// select bank to write

enc28j60SetBank(address);

// do the write

enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_CTRL_REG, address, mydat);

}

//*******************************************************************************************

//

// Function : icmp_send_request

// Description : Send ARP request packet to destination.

//

//*******************************************************************************************

u16_t enc28j60_read_phyreg(u8_t address)

{

u16_t mydat;

// set the PHY register address

enc28j60Write(MIREGADR, address);

enc28j60Write(MICMD, MICMD_MIIRD);

// Loop to wait until the PHY register has been read through the MII

// This requires 10.24us

while( (enc28j60Read(MISTAT) & MISTAT_BUSY) );

// Stop reading 这里应该清零

//enc28j60Write(MICMD, MICMD_MIIRD);

enc28j60Write(MICMD, 0x0);

// Obtain results and return

mydat = enc28j60Read ( MIRDL );

//PrintHex(mydat);

//mydat |= enc28j60Read ( MIRDH ); //此地方源代码有误改成

mydat |= (enc28j60Read ( MIRDH )<<8);

// PrintHex(mydat);

return mydat;

}

//*******************************************************************************************

//

// Function : icmp_send_request

// Description : Send ARP request packet to destination.

//

//*******************************************************************************************

void enc28j60PhyWrite(u8_t address, u16_t mydat)

{

// set the PHY register address

enc28j60Write(MIREGADR, address);

// write the PHY data

enc28j60Write(MIWRL, mydat & 0x00ff);

enc28j60Write(MIWRH, mydat >> 8);

// wait until the PHY write completes

while(enc28j60Read(MISTAT) & MISTAT_BUSY)

{

delay_100ns();

}

void enc28j60ReadBuffer(u16_t len, u8_t* dat)

{

// assert CS

CSN = 0;

// issue read command

delay_100ns();

WriteByte(ENC28J60_READ_BUF_MEM);

while(len--)

{

*dat++ = ReadByte();

}

// release CS

CSN = 1;

}

void enc28j60WriteBuffer(u16_t len, u8_t* dat)

{

// assert CS

CSN = 0;

// issue write command

WriteByte(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM);

// while(!(SPSR & (1<

while(len--)

{

WriteByte(*dat++);

}

// release CS

CSN = 1;

}

#define ETHERNET_MIN_PACKET_LENGTH 0x3C

#define ETHERNET_HEADER_LENGTH 0x0E

#define IP_TCP_HEADER_LENGTH 40

#define TOTAL_HEADER_LENGTH (IP_TCP_HEADER_LENGTH+ETHERNET_HEADER_LENGTH)

void enc28j60PacketSend(u16_t len, u8_t* packet)

{

// Set the write pointer to start of transmit buffer area

enc28j60Write(EWRPTL, TXSTART_INIT);

enc28j60Write(EWRPTH, TXSTART_INIT>>8);

// Set the TXND pointer to correspond to the packet size given

enc28j60Write(ETXNDL, (TXSTART_INIT+len));

enc28j60Write(ETXNDH, (TXSTART_INIT+len)>>8);

// write per-packet control byte

enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM, 0, 0x00);

// TODO, fix this up

if( uip_len <= TOTAL_HEADER_LENGTH )

{

// copy the packet into the transmit buffer

enc28j60WriteBuffer(len, packet);

}

else

{

len -= TOTAL_HEADER_LENGTH;

enc28j60WriteBuffer(TOTAL_HEADER_LENGTH, packet);

enc28j60WriteBuffer(len, (unsigned char *)uip_appdata);

}

// send the contents of the transmit buffer onto the network

enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, ECON1_TXRTS);

}

u16_t enc28j60PacketReceive(u16_t maxlen, u8_t* packet)

{

u16_t rxstat,len;

if (enc28j60Read(EPKTCNT) == 0)

{

return 0;

}

// Set the read pointer to the start of the received packet

enc28j60Write(ERDPTL, (NextPacketPtr));

enc28j60Write(ERDPTH, (NextPacketPtr)>>8);

// read the next packet pointer

NextPacketPtr = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

NextPacketPtr |= (enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8);

// read the packet length

len = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

len |= (enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8);

len -= 4; //以太帧最小46字节减去4字节的FCS校验和加上帧头14字节共64字节

//PrintHex(len);

// read the receive status

rxstat = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

rxstat |= enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8;

// limit retrieve length

// (we reduce the MAC-reported length by 4 to remove the CRC)

len = MIN(len, maxlen);

// copy the packet from the receive buffer

enc28j60ReadBuffer(len, packet);

// Errata workaround #13. Make sure ERXRDPT is odd

u16_t rs,re;

rs = enc28j60Read(ERXSTH);

rs <<= 8;

rs |= enc28j60Read(ERXSTL);

re = enc28j60Read(ERXNDH);

re <<= 8;

re |= enc28j60Read(ERXNDL);

if (NextPacketPtr - 1 < rs || NextPacketPtr - 1 > re)

{

enc28j60Write(ERXRDPTL, (re));

enc28j60Write(ERXRDPTH, (re)>>8);

}

else

{

enc28j60Write(ERXRDPTL, (NextPacketPtr-1));

enc28j60Write(ERXRDPTH, (NextPacketPtr-1)>>8);

}

// decrement the packet counter indicate we are done with this packet

enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON2, ECON2_PKTDEC);

return len;

}

void dev_init(void)

{

enc28j60_init();

}

void dev_send(void)

{

enc28j60PacketSend(uip_len, uip_buf);

}

u16_t dev_poll(void)

{

return enc28j60PacketReceive(UIP_BUFSIZE, uip_buf);

}

void enc28j60_init(void)

{

//SPI INIT

SpiInit();

// perform system reset

enc28j60WriteOp(ENC28J60_SOFT_RESET, 0, ENC28J60_SOFT_RESET);

// check CLKRDY bit to see if reset is complete

//while(!(enc28j60Read(ESTAT) & ESTAT_CLKRDY));

// Errata workaround #2, CLKRDY check is unreliable, delay 1 mS instead

delay_ms(5);

// lamp test

// enc28j60PhyWrite(PHLCON, 0x0AA2);

// do bank 0 stuff

// initialize receive buffer

// 16-bit transfers, must write low byte first

// set receive buffer start address

NextPacketPtr = RXSTART_INIT;

enc28j60Write(ERXSTL, RXSTART_INIT&0xFF);

enc28j60Write(ERXSTH, RXSTART_INIT>>8);

// set receive pointer address

enc28j60Write(ERXRDPTL, RXSTART_INIT&0xFF);

enc28j60Write(ERXRDPTH, RXSTART_INIT>>8);

// set receive buffer end

// ERXND defaults to 0x1FFF (end of ram)

enc28j60Write(ERXNDL, RXSTOP_INIT&0xFF);

enc28j60Write(ERXNDH, RXSTOP_INIT>>8);

// set transmit buffer start

// ETXST defaults to 0x0000 (beginnging of ram)

enc28j60Write(ETXSTL, TXSTART_INIT&0xFF);

enc28j60Write(ETXSTH, TXSTART_INIT>>8);

// do bank 2 stuff

// enable MAC receive

enc28j60Write(MACON1, MACON1_MARXEN|MACON1_TXPAUS|MACON1_RXPAUS);

// bring MAC out of reset

enc28j60Write(MACON2, 0x00);

// enable automatic padding and CRC operations

enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, MACON3, MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN);

// enc28j60Write(MACON3, MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN);

// set inter-frame gap (non-back-to-back)

enc28j60Write(MAIPGL, 0x12);

enc28j60Write(MAIPGH, 0x0C);

// set inter-frame gap (back-to-back)

enc28j60Write(MABBIPG, 0x12);

// Set the maximum packet size which the controller will accept

enc28j60Write(MAMXFLL, MAX_FRAMELEN&0xFF);

enc28j60Write(MAMXFLH, MAX_FRAMELEN>>8);

// do bank 3 stuff

// write MAC address

// NOTE: MAC address in ENC28J60 is byte-backward

enc28j60Write(MAADR5, UIP_ETHADDR0);

enc28j60Write(MAADR4, UIP_ETHADDR1);

enc28j60Write(MAADR3, UIP_ETHADDR2);

enc28j60Write(MAADR2, UIP_ETHADDR3);

enc28j60Write(MAADR1, UIP_ETHADDR4);

enc28j60Write(MAADR0, UIP_ETHADDR5);

// no loopback of transmitted frames

enc28j60PhyWrite(PHCON2, PHCON2_HDLDIS);

// switch to bank 0

enc28j60SetBank(ECON1);

// enable interrutps

enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, EIE, EIE_INTIE|EIE_PKTIE);

// enable packet reception

enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, ECON1_RXEN);

}

      在上面文件中有一个delay_100ns函数，为什么要写这个函数呢，看了enc28j60的输入输出的时序之后发现在cs置低之后只要要保持100ns，所以每次在写入之前都要延迟100ns左右。cc2530的时钟是32MHz，所以差不多3个机器周期就是100ns了。这个是要注意的地方，我在这之前，调试了半天，一直都没发现有网络数据包出来，然后再仔细读了datasheet才发现的。
   这个驱动根据datasheet写，或者参考网上的，哈哈，只要能实现就行了。
   有了以上驱动程序就很好移植了！废话不多说，直接给移植步骤。
   在网上下载源码，我用的是uip0.9版本。编译环境是IAR，因为cc2530用的是IAR开发环境。

接下来建立工程，如下图所示：

      将spi.c enc28j60.c即相关头文件放在driver目录下，将uip.c uip_arp.c uip_arch.c还有相关头文件放在uip目录下，
linker目录下放的是IAR8051的连接文件（可以不用），将应用程序main.c app.c app.h文件放在user目录下。
   将uip源代码中unix文件夹中的main函数改一下，其中tapdev_read函数替换成我们的dev_poll，将tapdev_send替换成dev_send，然后将http相关的东西删去，我们先实现简单的功能。
   根据源码文件夹中的doc文档，写个简单的历程。

app.c的代码如下：

#include "app.h"

#include "uip.h"

void example1_init(void)

{

uip_listen(HTONS(1234));

}

void example1_appcall(void)

{

struct example1_state *s;

s = (struct example1_state *)uip_conn->appstate;

if(uip_connected()) {

s->state = WELCOME_SENT;

uip_send("Welcome!n", 9);

return;

}

if(uip_acked() && s->state == WELCOME_SENT) {

s->state = WELCOME_ACKED;

}

if(uip_newdata()) {

uip_send("okn", 3);

}

if(uip_rexmit()) {

switch(s->state) {

case WELCOME_SENT:

uip_send("Welcome!n", 9);

break;

case WELCOME_ACKED:

uip_send("okn", 3);

break;

}

   对了，还有个重要的问题，就是大小端的问题，这个也是我调试好久未果的一个经验。cc2530是8051内核的，是小端，所以在uipopt.h文件中做如下改动
#ifndef BYTE_ORDER
#define BYTE_ORDER    LITTLE_ENDIAN
#endif /* BYTE_ORDER */
   还有个编译设置的问题，具体按照如下来：

好了，然后编译连接，过程中可能有一些警告和错误，一个一个耐心排除，很容易。
用网线连上电脑，然后打开命令终端，输入ping 219.223.173.242 我主机ip是219.223.173.243
如下结果：

然后打开网络调试助手

如程序需要的结果相同，哈哈！过几天实现一个web服务器！
接下来的工作就是将uip移植到z-stack上，在cc2530上实现网关的功能！

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