王星偉++陳少勇

摘要：隨著數(shù)字信息化、網(wǎng)絡化的各種多媒體處理業(yè)務的不斷增加，借助計算機網(wǎng)絡技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的需求不斷提高。為滿足這些需求，一種新興的技術——無線存儲，正越來越受到關注。而無線網(wǎng)絡技術的發(fā)展，特別是隨著通信技術和WiFi技術等通訊網(wǎng)絡的發(fā)展，使得基于Wifi的無線存儲得以很好地實現(xiàn)。

關鍵詞：WIFI 嵌入式；無線存儲；socket編程

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）17-0011-02

1 引言

本項目主要是用于圖像文件的存儲應用，系統(tǒng)的具體實現(xiàn)是基于嵌入式UCOS系統(tǒng)和WiFi技術，通過TCP/IP網(wǎng)絡通訊協(xié)議設計并實現(xiàn)一個無線存儲系統(tǒng)，使遠端的嵌入式WiFi終端設備能夠連接到存儲設備里的資源，滿足用戶無線數(shù)據(jù)存儲的服務需求。首先介紹了無線存儲的概念和原理，再對文件系統(tǒng)、WiFi標準及無線局域網(wǎng)技術作了介紹，然后圍繞本虛擬存儲系統(tǒng)的實現(xiàn)原理，介紹了怎樣構建系統(tǒng)軟硬件開發(fā)環(huán)境，最后通過socket網(wǎng)絡編程完成數(shù)據(jù)傳輸，從而真正實現(xiàn)存儲的功能。

研究的總體思路、框架：

2 設計原理

2.1 設計原則

實用性：遵循面向應用，注重實效，急用先上，逐步完善的原則；充分保護已實用性原則為依據(jù)，建設具有最低TCO（擁有總成本最低、最高性價比）的產(chǎn)品。

先進性：采用先進成熟的嵌入式技術、方法與設備，既反映當今先進水平，又給未來的發(fā)展留有余地。

可靠性：系統(tǒng)必須可靠運行，主要的、關鍵的設備應有冗余，一旦系統(tǒng)某些部分出現(xiàn)故障，應能很快恢復工作，并且不能造成任何損失。

可維護：系統(tǒng)具有良好的故障分析和處理能力。

2.2 微控制器的選型

1）STM32f407VGT6芯片特點

超快速數(shù)據(jù)傳送：采用多達7重AHB總線矩陣和多通道DMA控制器，支持程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)傳輸并行處理，數(shù)據(jù)傳輸速率非常快。

FPU（浮點單元）：集成了單精度FPU，提升控制算法的執(zhí)行速度和代碼效率。

高集成度：達1M 字節(jié)的片上FLASH 存儲器， 192K 字節(jié)的SRAM，復位電路，內(nèi)部RC，PLL，1uA的RTC。

多達15個通訊接口：包括6個UASRT，可運行到10.5Mbits/s、1個SDIO。

模擬：多達17個定時器、16位的和32位的定時器，可運行到168MHz。

其他外設：CRC計算單元、模擬的真正隨機數(shù)發(fā)生器、外部存儲器接口、存儲器加速器（從FLASH中執(zhí)行相當于零等待狀態(tài)，性能達168MHz）。

選用原因：該芯片支持程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)傳輸并行處理，數(shù)據(jù)傳輸速率非?？?，達1M 字節(jié)的片上FLASH 存儲器，192K 字節(jié)的SRAM，適合本項目的開發(fā)。

2.3硬件開發(fā)設計原理

1）研究內(nèi)容

下位機主要研究嵌入式系統(tǒng)LWIP對接收的數(shù)據(jù)封包解包以及對數(shù)據(jù)文件的存儲。

2）研究方法

Ucos系統(tǒng)和LWIP移植時，文件繁多，我們采用獨立移植。由于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較大，傳輸?shù)臅r候需要用到協(xié)議。在傳輸出錯時檢測依次檢查各個出錯點，統(tǒng)籌全局，將錯誤解決。

3）具體實施方案

（1）LAN8720A驅(qū)動模塊

LAN8720A 是低功耗的 10/100M 以太網(wǎng) PHY 層芯片支持通過 RMII 接口與以太網(wǎng) MAC 層通信，內(nèi)置 10-BASE-T/100BASE-TX 全雙工傳輸模塊，支持 10Mbps 和 100Mbps。

LAN8720A 可以通過 PHYAD0 引腳來配置，該引腳與 RXER 引腳復用，芯片內(nèi)部自帶下拉電阻，當硬復位結束后， LAN8720A 會讀取該引腳電平，作為器件的 SMI 地址，接下拉電阻時，設置 SMI 地址為 0，當外接上拉電阻后，可以設置為 1。

（2）SDIO驅(qū)動模塊

SD/SDIO MMC 卡主機接口 提供 APB2 外設總線與多媒體卡 （MMC）、 SD卡、 SDIO卡以及 CE-ATA 設備之間的接口。

SDIO 功能由兩部分組成：SDIO 適配器塊提供特定于 MMC/SD/SD I/O 卡的所有功能，如時鐘生成單元、命令和數(shù)據(jù)傳輸。 APB2 接口訪問 SDIO 適配器寄存器，并且生成中斷和 DMA 請求信號。 SDIO_D0、 SDIO_D[3：0] 或 SDIO_D[7：0] 可以用于數(shù)據(jù)傳輸。如果 SD 或 SD I/O 卡連接到總線，則主機可以將數(shù)據(jù)傳輸配置為使用 SDIO_D0 或 SDIO_D[3：0]。SDIO_CMD有兩種操作模式：開漏引腳，用于初始化、推挽，用于命令傳輸。SDIO_CK 是與卡相連的時鐘：一個位在每個時鐘周期內(nèi)同時在命令和數(shù)據(jù)線上傳輸。SDIO 使用兩個時鐘信號：SDIO 適配器時鐘 、APB2 總線時鐘（PCLK2）。PCLK2 和 SDIO_CK 時鐘頻率必須滿足以下條件：Frequenc PCLK2 38 Frequency SDIO_CK

3 實現(xiàn)方法

3.1 軟件流程圖

3.2各模塊的接口設計

1）SD卡與核心板的接口設計

Stm32的I/O口PC8-PC11一次連接SD卡接口的四個數(shù)據(jù)為SDIO_D0-SDIO_D3引腳用于數(shù)據(jù)傳輸，PC12連接SD卡接口的SDIO_SCK引腳用于驅(qū)動 SDIO 適配器并產(chǎn)生SDIO_CK 時鐘，PD2連接SD卡接口的SDIO_CMD引腳，用于初始化和命令傳輸。

2）USB與STM32核心板連接

STM32F4開發(fā)板的USB HOST 接口采用的是側(cè)式USB-A座，它和USBSLAVE的5PIN MiniUSB接頭是共用 USB_DM和USB_DP信號的，所以USB HOST 和 USBSLAVE不能同時使用。

3）LAN8720硬件連接

4 系統(tǒng)測試

在經(jīng)過研究之后，我們主要對文件的名字和格式還有文件的大小進行測試。測試結果如下表所示。

從表中可以看出，對傳輸是否成功取決于文件名字是否為字符，還有文件的大小；系統(tǒng)能識別中文這個功能本系統(tǒng)暫時還未完善，而傳輸時因為文件大小導致成功率的高低，是由于芯片的內(nèi)存有限導致的。

5 項目成果

本項目最終實現(xiàn)了對文件的存放路徑的獲取，并作出相應操作。無線存儲系統(tǒng)通過Wifi模塊連接手機端，在手機端發(fā)送命令，系統(tǒng)接收到命令來執(zhí)行相應的操作。本系統(tǒng)基本實現(xiàn)了上傳手機端文件到存儲設備，也能夠從存儲設備中下載所需文件到手機端。該系統(tǒng)運用了wifi模塊，arm技術，android手機應用技術，成功地實現(xiàn)了文件的上傳下載還有轉(zhuǎn)存功能。

6 結束語

感謝指導老師對本項目的悉心指導，特別是定期的階段性總結，讓我們了解到項目當前工作的開展情況和下階段的任務安排，并不斷查缺補漏，保證項目的順利開展。在這次的項目中，我們能較好地運用所學的知識，提高了動手操作能力。在項目開展的過程，遇到問題的時候我們也及時查閱相關的資料和文檔，達到分析問題、解決問題的能力。

參考文獻：

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