| 摘要：概述新型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備——TINI的基本概念,介紹TINI硬件結(jié)構(gòu)的基本組成、地址空間及I/O,并分析TINI應(yīng)用的軟件開發(fā)環(huán)境和軟件運(yùn)行環(huán)境。 關(guān)鍵詞：TINI 網(wǎng)絡(luò)互連 RTOS TINI（Tiny InterNet Interface）是一種基本一線制協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。它不僅可將不具備外界通信能力的器件連入一線制網(wǎng)絡(luò),而且通過TINI還可實(shí)現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)的連接,從而滿足商業(yè)或工業(yè)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。 具有網(wǎng)絡(luò)互連功能的TINI,一般可支持如下領(lǐng)域的應(yīng)用： ①工業(yè)控制領(lǐng)域。集成有（CAN）Controller Area Network接口的TINI,實(shí)際上就是一個(gè)工業(yè)用儀器,用它可操作工廠的自動(dòng)化設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)化開關(guān)等設(shè)備。 ②基于Web方式的設(shè)備監(jiān)控。TINI可以直接與支持一線制協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行通信,并為這些設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷以及實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。 ③協(xié)議轉(zhuǎn)換。TINI可使一線制設(shè)備方便地接入Ethernet。盡管依靠某些一線制設(shè)備的I/O能力,PC機(jī)或工作站也可以使其與Ethernet網(wǎng)連接。但是,無論從連接成本還是設(shè)備尺寸考慮,TINI都是一個(gè)理想的選擇。 一般而言,TINI的應(yīng)用程序接口主要是面向度設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的, 而大多數(shù)嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也是面向控制的,并以輸入輸出為中心。因此無需內(nèi)建的硬件和API軟件對(duì)人機(jī)接口提供支持�；赥INI的系統(tǒng)通常通過應(yīng)用HTTP的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,提供遠(yuǎn)程的顯示功能,也允許用戶使用Web瀏覽器等客戶端軟件與TINI打交道。 TINI除了具有網(wǎng)絡(luò)互連功能外,還可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的孤立環(huán)境中,如監(jiān)視、控制一個(gè)本的設(shè)備或系統(tǒng)。通過TINI的RS-232C串口、CAN總線接口或并口,本地設(shè)備或系統(tǒng)可以與外部世界實(shí)現(xiàn)通信。在TINI上運(yùn)行的Java應(yīng)用程序,擔(dān)負(fù)著與相關(guān)設(shè)備在一定的協(xié)議支持下進(jìn)行通信的任務(wù),并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò),將通信結(jié)果傳給遠(yuǎn)程系統(tǒng)。 1 TINI的硬件結(jié)構(gòu) TINI硬件部分提供有處理、控制以及設(shè)備級(jí)的通信和連網(wǎng)功能,包括微控制器、Flash ROM、SRAM、一線制網(wǎng)絡(luò)接口、Ethernet接口、串行接口、CAN總線接口以及輔助電路等若干功能模塊。如圖1所示。 1.1 基本組成 微控制器、Flash ROM和SRAM是TINI的三大基本組成部分。 微控制器是TINI的核心,直接執(zhí)行運(yùn)行環(huán)境的Native Code。當(dāng)前的微控制器是DS80C390,支持多種I/O形式,如串口I/O、一線制I/O以及CAN總線I/O;同時(shí)它還提供數(shù)個(gè)具有特功能的引腳,用于執(zhí)行簡單的控制任務(wù),如驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管等。該處理器的時(shí)鐘頻率達(dá)40MHz,具有32位的指令系統(tǒng)和24位的數(shù)據(jù)指針。其主要特性如下： *與8051指令系統(tǒng)兼容; *4個(gè)8位I/O口; *3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器; *256字節(jié)scratchpad RAM; *4KB SRAM; *3倍于8051的運(yùn)行速度; *具有2個(gè)CAN2.0B控制器; *具有2個(gè)全雙工串口; *尋址空間達(dá)4MB。 Flash ROM存儲(chǔ)了TINI的運(yùn)行環(huán)境。 當(dāng)系統(tǒng)斷電時(shí),數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,并且數(shù)據(jù)可以重寫,以便于TINI運(yùn)行環(huán)境的升級(jí)與更新。目前所選用的FlashROM型號(hào)為AMD公司的AM29F040B,容量512KB,采用0.32μM制造,至少可重寫數(shù)據(jù)1 000 000次以上。 靜態(tài)RAM包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)及Java的運(yùn)行空間,存儲(chǔ)所有的文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí),文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否保留取決于靜態(tài)RAM是否提供有備份電池。目前,所選用的SRAM是韓國HYUNDAI的產(chǎn)品,容量為512KB,可擴(kuò)展到2MB。 1.2 地址空間及I/O TINI的存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備與微控制器統(tǒng)一編址。2種典型的外圍設(shè)備是Ethernet控制器和時(shí)鐘。微控制器的地址空間到達(dá)4MB,分代碼段、數(shù)據(jù)段和外圍設(shè)備段3部分地址空間。代碼段和數(shù)據(jù)段的地址空間被存儲(chǔ)芯片所占用,而外圍設(shè)備段的地址空間則被Ethernet控制器和時(shí)鐘等外設(shè)所占用。 TINT的地址空間如圖2所示,其中代碼段的最大空間為1MB,從0x000000開始編址;數(shù)據(jù)段的最大空間2MB,從0x100000開始編址;外圍設(shè)備段的最大空間為1MB,從0x300000開始編址。若物理器件沒有完全占用微控制器的約定空間,則各段的起始地址仍保持不變。如Flash ROM的容量僅為512KB,則代碼段實(shí)際占用512KB,但是,數(shù)據(jù)段的起始地址仍為0x100000。 TINI的微控制器可支持如下幾種低層次的通信協(xié)議： *串行通信協(xié)議; *CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議; *一線制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議; *TTL I/O。 2 TINI的軟件環(huán)境 TINI的軟件環(huán)境包括軟件開發(fā)環(huán)境和軟件運(yùn)行環(huán)境2個(gè)方面。 2.1 TINI的軟件開發(fā)環(huán)境 軟件開發(fā)環(huán)境包括Java開發(fā)環(huán)境、Java通信API以及TINI軟件開發(fā)包3個(gè)方面。進(jìn)行TINI的應(yīng)用開發(fā),可采用JDK1.1.8以上版本實(shí)現(xiàn),這可從SUN公司的網(wǎng)絡(luò)上免費(fèi)獲得。Javax.comm包是JDK所擴(kuò)充的函數(shù)包,提供給TINI一些特殊的I/O能力。為使開發(fā)工作順序開展,需將Java串口API包javax.comm的有關(guān)文件拷到如下目錄中： <jdk>.dll <jdk>.comm.properties <jdk>.jar 利用TINI SDK,可以方便地進(jìn)行TINI的應(yīng)用開發(fā),它包括有tini.jar、tiniclasses.jar、tini.db、timi.tbin和slush.tbin等幾部分。Tiniclasses.jar中封裝有所有的TINI API類,它們是實(shí)現(xiàn)TINI應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)。Tini.jar中包括2個(gè)重要的工具：JavaKit和TINIConvertor。其中JavaKit用于引導(dǎo)固件、執(zhí)行系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)、 設(shè)備端口號(hào)和通信速率、執(zhí)行類Unix命令進(jìn)行相應(yīng)操作;TINIConvertor用于將應(yīng)用程序中的類文件轉(zhuǎn)換成TINI可執(zhí)行的二進(jìn)制文件。 2.2 TINI的軟件運(yùn)行環(huán)境 TINI的軟件運(yùn)行環(huán)境包括運(yùn)行環(huán)境軟件與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS兩部分,如圖3所示。運(yùn)行環(huán)境軟件包括由微處理器直接執(zhí)行的Native Code,以及由JVM（Java Virtual Machine）解釋運(yùn)行的API;而實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS,主要負(fù)責(zé)管理所有的系統(tǒng)資源、調(diào)度線程和進(jìn)程的執(zhí)行以及實(shí)現(xiàn)與外界通信。 Native Method層介于JVM和RTOS之間,是JVM和PTOS聯(lián)系的橋梁。應(yīng)用程序通過Native Method層來訪問網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以及非網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序,同時(shí)Native Method層還提供有配置和訪問系統(tǒng)資源的方法。Native Method與JVM的接口稱為Native Interface Layer。它構(gòu)成了JVM所執(zhí)行的Java Code和Native Method的邊界。 TINI的JVM,雖然所占用的內(nèi)存不足40KB,但是它卻能夠支持絕大部分JVM的功能,如對(duì)線程的完全支持、對(duì)所有基本類型的支持以及對(duì)Strings的支持等。唯一的不足是沒有具備引導(dǎo)動(dòng)態(tài)庫的功能。TINI所使用的Java API函數(shù),由2部分組成：一部分是JDK的Java.lang、Java.io、Java.net、Java.util包內(nèi)的大部分函數(shù);另一部分是TINI專用的com.dalsemi包。目前,JDK中Java.lang.math等函數(shù)暫時(shí)還無法被TINI所接受,有望在不久的將來被TINI所支持。 TINI操作系統(tǒng)處于運(yùn)行環(huán)境的最底層,負(fù)責(zé)管理所有的系統(tǒng)資源。它主要由進(jìn)程線程調(diào)度器、內(nèi)存管理子系統(tǒng)和I/O管理子系統(tǒng)3部分組成,分別負(fù)責(zé)多個(gè)進(jìn)程線程執(zhí)行的調(diào)度安排、存儲(chǔ)空間的管理以及實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部硬件的通信。TINI的應(yīng)用程序可以訪問所有的系統(tǒng)資源,可以實(shí)現(xiàn)底層的功能,包括操作系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能,這對(duì)于嵌入式系統(tǒng)是非常重要的。 | 
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