3.3 ARM Linux
ARM Linux属于Linux标准发行内核中的一个分支，支持MMU的ARM系列CPU，如ARM720T、ARM920T、Intel StrongARM等。我们目前在SkyEye上仿真的CPU型号为CPU内核是ARM Linux内核选择的本系结构为CLPS711x/EP72lx，它支持ARM20T、UART串口等硬件，都是SkyEye目前仿真的硬件。目前SkyEye已经成功运行了版本为2.4.18的ARM Linux。有关ARM Linux的更多信息请访问http://www.arm.linux.org.uk/。
4 SkyEye目前支持的网络协议栈
4.1 μCLinux上的TCP/IP
μClinux上面有完整的TCP/IP协议栈，但缺少对SkyEye的网络仿真芯片（仿真兼容NE2000的8019as）的驱动程序。我们实现的驱动程序主要包括了初始化、中断处理、接收数据包的处理、发送数据包的处理等工作，再加上SkyEye的虚拟HUB-vet的协议，使μClinux on SkyEye的多个实例之间、实例与主机之间可以进行TCP/IP通信。
4.2 μC/OS-II上的LwIP
μC/OS-II本身没有TCP/IP协议栈，目前的一些第三方TCP/IP支持都是完全商业化的，很少给出源代码，影响了μC/OS-II的研究和推广。通过把开放源代码的TCP/IP协议栈LwIP移植到μC/OS-Ii上来，就获得了一套可免费研究、学习的嵌入式网络软件平台。其系统示意图如图1所示。
LwIP是瑞士计算机科学院（Swedish Institute of Computer Science）的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。LwIP的含义是Light Weight(轻型)IP协议。LwIP可以移植到操作系统上，也可以在无操作系统的情况下独立运行。我们目前使用的是LwIP的最新稳定版V0.5.3。
LwIP协议栈在设计时就考虑到了将来的移植问题，因此把所有与硬件、OS、编译器相关的部分独立出来，放在/SRC/arch目录下。因此，LwIP在μC/OS-II上的实现就是修改这个目录下的文件，其它的文件一般不应该修改。
我们在SkyEye中所仿真的网络芯片是NE2000，所以目前实现的网络设备驱动是针对NE2000的，其它类型的网络芯片驱动可以在LwIP的网站上找到。现在LwIP已经顺利运行在μC/OS-II上了，目前可以从Host主机和SkyEye上运行的μC/OS-II+LwIP顺利进行TCP/IP的通信。
4.3 更多的TCP/IP协议栈
除了LwIP之外，还有很多开源的嵌入式TCP/IP协议栈。它们各有各的特点，有些功能较全面，有些占用资源出奇的少，能适合不同场合的需要，而且多接触一些不同的思路，对协议和编码能有更好的理解。其中的代表有tinyTCP、ucIP、uIP等，它们的基本思路应该都是一致的。SkyEye小组希望能有列多对TCP/IP协议栈感兴趣的人参与进来，特别是ucIP，实际上它是专门为μC/OS-II设计的。
5 SkyEye上已经实现的简单应用
5.1 LwIP上的Echo服务器
做完LwIP的移植修改工作以后，就可以在μC/OS-II中初始化LwIP，并创建TCP或UDP任务进行测试了。值得注意的是：LwIP的初始化必须在μC/OS-II完全启动之后也就是在任务中进行，因为它的初始化用到了信号量等与OS相关的操作。
LwIP提供了两种API，供用户使用这个协议栈。
第一种是BSD API。这种API非常像BSD标准UNIX中的socket API，所以对其这样命名。它跟普通的socket API一样，是基于open-read-write-close模型的。它提供了一种标准的方法来使用LwIP协议栈。但这种API效率较低，消耗资源较多，因此不推荐使用。
第二种称为RAW API。这种API接口实际上是直接使用了LwIP协议栈中的回调函数（call back functions），从而使应用程序和协议栈代码能够更好地集成在一起，运行同一个线程即任务中。RAW API相对于普通BSD API来说，速度更快，消耗内存资源更少；唯一的缺点是编程复杂，对程序员的要求高。考虑到我们是在嵌入式设备中工作，这样的缺点是可以接受的。事实上，BSD API就是用RAW API来实现的。
利用Berkley API实现的tcpecho_thread是一个TCP Echo服务器，监听7号端口，这实际上是实现了RFC中最简单Echo协议：收到什么，就往回发同样的内容。编译运行后，用PINg IP地址命令可以得到ICMP reply响应。用telnet IP地址7（登录7号端口）命令可以看到Echo Server的回显效果。说明ARP、ICMP、IP、TCP协议都已正确运行。
5.2μC/OS-II只提供了操作系统内核，用户要自己添加文件处理、人机界面、网络接口等重要部分。大部分人认识OS都是从这里开始的。
由于SkyEye下的仿真串口UART已经实现了中断方式的接收（实际是从键盘接收输入）和输出（实际上是输出到终端屏幕），所以实现一个类似Bash的简化版Shell并不困难。其本质思想就是：Shell作为一个μC/OS-II下的任务，工作于内核之外，占用一个任务号。它接收用户输入的字符，存储到缓冲区，并回显到屏幕上，以回车键为用户输入的结束信号，随后解析用户输入的命令名称、参数，调用相应的命令函数。一直到这个命令函数运行返回，才继续Shell的人机交互界面。
我们目前在μC/OS-II下实现的Shell被命名为Genie Shell。它实现了最基本的命令输入、解析参数、调用命令函数功能，以及两条示例性的命令。这个Shell的特色是采用了一些面向对象的思路来实现Shell的各种命令。Genie Shell把每个命令看成一个对象，对象的属性是命令名，而对象的方法就是命令的执行函数本身。用户输入命令及参数后，将参数传递给对象的方法并执行。要Shell中增加一条命令，就是增加一个对象，并实现这个对象的方法，以利于今后做进一步的扩充。
5.3μClinux上的应用程序
目前μClinux-dist-20030305已经可以在SkyEye上运行。其中的sash(shell)、ping、ifconfig、telnet，telnet server、ftp、ftp server、boa(http server)、mount with nfs support等主要的应用程序都可以成功地运行在SkyEye中，而且不需要对应用程序进行任何修改。
6 SkyEye正在开展的工作
6.1 LCD仿真
作为单片机系统重要的输出设备，LCD屏幕用得非常广泛，因此，我们认为有必要为SkyEye加入LCD控制器设备仿真。我们使用GTK+图形函数库在Xwindow中模拟出一个LCD屏幕，这样在SkyEye上运行的OS,其LCD驱动程序会像驱动真正的LCD控制器一样发送控制命令，而SkyEye解释这些控制命令，并且应地在GTK+绘出的窗口中画不同灰度或颜色的点。这里对GTK+的使用仅限于绘制窗口和画点，因为这是LCD屏幕的最基本动作，其它所有的工作如画图、GUI的实现都应该由应用程序利用画点的功能去实现，与SkyEye本身无关。
LCD的buffer RAM是映射到内存RAM中的。LCD屏幕的每个点对应内存中的1位或几位，各个点所对应的内存按行序连续存放。LCD上显示什么内容，完全由这块内存决定。LCD仿真控制器会根据这块内存去刷新屏幕显示，刷新频率等参数要根据具体使用的LCD屏幕来决定。OS中的LCD驱动程序要往LCD屏幕上写东西，就是写这块内存。
6.2 基于ARM的其它体系结构的仿真
S3C4510B是三星公司推出的针对嵌入式应用的16/32位嵌入式处理器，是一款应用十分广泛的嵌入式处理器。该微控制器专为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，具有低成本和高性能的特点。S3C4510B中内置了ARM公司设计的16/32位ARM7TDMI处理器，可以执行32位的ARM指令，也可执行16位的THUMB指令，并集成了多种外围部件。目前，SkyEye仿真的体系结构还比较少，尝试对S3C4510B的仿真，一方面是使SkyEye能够支持更多的体系结构；另一方面，通过仿真S3C4510B，有助于为SkyEye设计可扩展框架，使SkyEye更具通用性和模块化。
Intel公司的StrongARM芯片SA1110的最高运行速度可达206MHz；其内部有强大的指令操作能力、高速缓冲能力、寄存器管理能力、读/写缓冲器能力。SA1110寄存器总线接口可与DRAM、SDRAM、ROM、SMROM、SRAM以及其它潜在的I/O器件共享数据信号，其寄存器与PCMCIA模块支持4个快速大同小页操作模式（FPM）、扩展数据输出（EDO）、同步DRAM、6个静态存储器、6个ROM/SDRAM等。SA1110可提供系统支持逻辑、多个串行通信通道、1个彩色/灰度LCD控制器、2个PCMCIA插槽、28个GPIO口；内部提供定时器、电源管理、指令控制、复位控制、时钟产生、中断控制等功能。SA1110电源管理提供正常、空闲、睡眠三种工作状态，其内部包含六通道的DMA控制器，用于支持串行通信过程中的数据高速运行，如串行通道与外部寄存器、DRAM、SRAM、Flash、ROM等之间的通信；此外，还有1个用于支持LCD控制器工作的独立的DMA控制器SA1110，它有5个独立的串行通道，可分别执行半双工被动协议的通用串行总线（USB）通信、红外数据（IrDA）通信、多媒体通信口/同步串行口（MCP/SSP）通信等。SA1110通过指令和数据断点提供调试支持，还提供JTAG口，用于进行系统连续检查。通过对StrongARM芯片的仿真，除了有助于SkyEye设计可扩展框架外，还将推动下一步对Intel的XScale系列CPU的研究。
本文关键字：嵌入式 嵌入式系统-技术，单片机-工控设备 - 嵌入式系统-技术
