基于LPC2210和DS18B20设计网络化的智能温度传感器

3 系统软件分析
3．1 总体设计
系统开发采用的是ARM公司的ADS1．2作为开发编译环境。移植了μC／OS―II操作系统，主要采用C语言编写。将μC／OS―II移植到ARM处理器上，需要修改3个与ARM体系结构相关的文件：OS_CPU．H、0S_CPU_A．ASM、OS_CPU_C．C。具体移植请参考相关书籍。
程序首先调用OSinit()初始化μC／OS―II，完成对操作系统内部一些变量、数据结构和宏定义的初始化。在开始多任务之前，还需建立一个名为Task0()的任务，这一点是非常重要的，否则用户的应用程序就会崩溃。主任务中首先调用TargetInit()函数将目标板初始化，模板中包含这个初始化函数，它完成对板上硬件的一些初始化工作。之后启动多任务环境，创建3个任务来实现系统最终的目标。这3个任务包括：传感器对温度的采集和处理；温度比较与液晶显示；建立Web服务器。下面对设计过程中比较关键问题进行详细的阐述。
3．2 软件设计中的关键技术问题
3．2．1 传感器的温度采集
在对传感器数据采集的软件编程中，采用的是单线总线协议。通过单线总线访问DSl8820的协议包括：初始化DSl8820、ROM操作命令、存储器操作命令和读数据／处理数据。
根据DSl8820的初始化时序、写时序和读时序，分别编写3个子程序：Init_DSl8820为初始化子程序；WriteOneChar为写(命令或数据)子程序；ReadOneChar为读数据子程序。所有的数据读／写均由最低位开始。
该系统的读字节子程序的流程如图4所示。

温度传感器采集的关键任务程序代码如下：

3．2．2 Web服务器的建立
要在微处理器中建立Web服务器，主要需要实现TCP／IP协议栈的移植。设计中主要采用ZLG／IP软件包，它是广州周立功单片机发展有限公司开发的面向嵌入式系统开发的TCP／IP协议栈，是ZLG系列中间件的重要成员之一。ZLG／IP提供实现Internet网络上IP接点的功能，是一种高性能的嵌入式TCP／IP协议栈软件。它使用μC／OS―II实时操作系统的信号机制来实现一个多任务并行、可重入的协议栈，完全使用ANSI C编写，可以像μC／OS―II那样支持多种CPU。ZLG／IP还具有层次清晰、易于升级和修改等特点。该ZLG／IP软件包具体可见参考文献。
ZLG／IP采用模块化层次结构设计，其结构如图5所示。

图5中，TCP／IP应用程序是用户自己编写的μC／OS―II任务，是ZLG／IP的使用者，位于整个程序的最高层。TCP／IP应用程序调用ZLG／IP提供的Socket API接口函数对网络进行相应的操作。Socket API接口位于TCP／IP协议与应用程序之间，是用户操作协议栈程序的工具，在应用程序中通过调用Socket API接口函数来对协议栈软件进行操作。TCP、UDP处理模块是协议栈程序中处理传输层协议的模块，负责对传输层的数据进行封装和解拆，保存传输层连接状态。点划线内部就是接收处理，包括IP报、ARP报、ICMP报的处理，及以太网层的数据接收驱动。接收驱动模块在接收到数据后先进行分类，若是IP报就由IP处理模块处理，若是ARP报就进行ARP协议处理。ARP请求报调用以太网发送模块发送ARP应答报。IP处理模块把数据分类，TCP或UDP报则转由上层的传输层模块处理，而ICMP协议处理模块负责对IC―MP协议进行处理。IP发送模块负责封装IP报，并把封装好的IP报传送到下层发送模块。IP发送模块有4个上层模块调用：分别是Socket API接口、UDP处理、TCP处理和ICMP处理。它们把相应的参数传送给IP发送模块，由IP发送模块来封装。Ethernet发送驱动模块是属于以太网层的处理模块，负责封装以太网报和数据的发送，调用它的模块有ARP处理模块和IP发送模块。