CC BY
34Однокристальные микроконтроллеры ZiLOG eZ80:
Webserver в действии, или ZiLOG продолжает развитие своего самого популярного процессоре
В статье рассматриваются функциональные возможности процессора и средства разро ботки программного обеспечения, в числе которых — библиотеки поддержки сетевых протоколов и демонстрационная плата \МеЬ-сервера на базе е!80190.
Андрей Ковалев
akovalev@zilog.com
Стремление к микроминиатюризации зачастую порождает изделии с сильно урезанны ми возможностями. Гибкие стандарты Пн гериет и мире микроконтроллером трансформируются ло неузнаваемости, лабы иметь возможной, быть реализованными но вновь появляющихся liny-, nano . pico-верснях микроконтроллере», которые по сути споен являются веет лишь игрушками. ZiLOG создал Интернет-процессор, который способен решать реальные задачи управления уст ройствами п сети, снабдив его полноценными вер сиями межсетевых протоколов, соответствующих стандартам RFC
1
і va
Однокристальный Web-сервер eZ80 способен нить полноценный Wcb-caft і. Таким образом, новится возможным решать задачи удаленного раплении и системах бытового и промышленно» назначении с номошмо привычного Ингсрнег-буж узера. Например, управление рукой работа (pucfl может быть осуществлено путем нажатия кнотчЛ лкране и ввода текстовых команд, которые затем Я луї отправлены но каналу•lUhcrnet на Web серпе управляющий этим роботом.
Оснастка процессор*
І Іроцсссор e/SOl90 обладаем широким н поисі уникальным набором периферийных устрой включающим п себя 6 таймеров, блок обраб< сні налов, универсальный блок носледователі интер<|>ейсов и .'2 линии ввапа/вывода. Сигналы Л бора кристалла и генератор задержек позволяв подключать различные типы памяти и внешних« гройстн. Линейное пространство памяти размет 16 Мб позволяет практически безіраїшчно раси« рятьэтот набор. Огладочный интерфейс существ но облегчает разработку приложений. Рассмотри перечисленные выше устройства более летали!
Каждый из двух универсальных интерфсМЙ ZiLOG IUZJ) содержит аппаратные реали іашіи тщ последовательных интерфейсов — SIM, UART.M регистры управления и задаюииїй існератор. В ж стан интерфейса UZI входят:
• генератор, который состоит из 16 разрядив счетчика, двух 8-разрялных регистров началын значений и логического дешифратора;
• модуль UART, выполняющий все функции ш хропного последовательного обмена данными« имеет в своем составе FIFO-буферы размере 16 байт для организации как передающей, rati принимающей очередей;
• SPI. представляющий собой синхронный ии фейедля подключения нескольких устройствS Модуль может работать в режиме главного! подчиненною устройства;
• блок 1 С, обеспечивающий четыре режима | ты перед, юти» главный, нршшмаюниіЛ і ныП. передающий подчиненный и принт подчиненный.
1
IMjpJ
ПИНГИ
імлкяаі
Рис. 1. Вое пр»»етст»уот ру*о робото ПОД упро«Леииеы eZ80 - деможлроциоммый модуг.* на высшие Beklronilo ■ Нюрнберге
ОЗУ на кристалле состоит на 8 ко памяти яцего назначения и 1 кб памяти лли умно оощето лкку мули горл. Возможно отключе-кобоих блоков памяти, a также перемени* if их и верхний логический диапазон адресі.
R процессоре е/80 реализованы дна канала рімого нос і у п.і к Намити. Каждый ні них иссі отле льный набор управляющих регис мн. Передача ланных происходит и пакетом режиме или и режиме займл тактом i7Sft имеет четыре сигнала ныборл крнс шла. Каждый н:с них может быть нсиодь ши для адресации памяти или устройств шда/п инода. Диапазон адресуемой памяти рограмчнрустся индивидуально с шагом 1кЬ.
R процессоре доступны для использования lia». 16-разрядных таймеров. Каждый ил » имеет также 4 разрядный предделігтель. ЯК*; Debug Interface (ZDI) реализует тікшій модуля внутрисхемной .імулннни і кристалле. /1)1 позволяет пользователю ©средством отладочного устройства мыпол п. программу процессора и пошаговом ре лмс, получать данные о регистрах и содер іііхші памяти и наменять их.
Блек умножающего аккумулятора Web сер queZSO выполняет функции, обычно козла кмыг на циф|ювой щюцессор сигналов. Он бяізлет следующими свойствами: ^разрядный умножитель передает 32-раз рядное лначенпе в сумматор, а 40-разряп-иыа сумматор накапливает сумму нрон.ше ieiiiirt;
ОЗУ содержит дна прост ранета оперли д«>л, называемые X и Y. И каждом прост рэистие организованы два порта чтения: адин порт предназначен для записи операндов с шины процессора, а другой используется аккумулятором для выполнения операций. Такая конфигурация твводяет одновременно поставлять значенні дли нычислепнй и пользоваться полученными и результате вычислений ре ильтатами;
ні управленим умножающим аккумулято ром предоставляется набор регистров.
Ниже приведены оснопные характерне™ »процессора eZ80: і ні юми частота — 50 МГц;
• 24 разрядные регистры и АЛУ;
1 иксть 16-разрядных таймеров;
|iwîстатического ОЗУ;
‘ рабочее напряжение питания 3,3 В;
• 40р.ізрйлнмй накапливающий умножаю until блок (умножающий аккумулятор):
<аппаратное умножение 16> {<> разрядов;
• ды входных потока в I кБ ОЗУ;
• .таненное пространство адресуемой намити (16 Мб) и 24-рдзрялнай шина адреса;
•Четыре линии выбора кристалла памяти; і генератор задержек на шине;
• ш канала DMA;
• ш универсальных асинхронных последо-ыкмьных интерфейса, режимы UAR1. SPI,
ПС;
• 3. линии инода вывода с генерацией преры-uiiitn;
• сторожевой таймер;
• повышенная производительность CPU, совместимость с ядром /-80, расширенный набор команд;
■ оптимизированная конвейерная архитек тура;
• жоиомичный НИ>- выводной корпус.
Web-cepuep в микроконтроллере
Рассмотрим области применения с/80, в которых процессор наглядно демонстрирует свои преимущества. ZiLOG назвала процес сор Web сервером и постаралась реализовать его таким образом, чтобы он выполнял фуик ціпі сервера, поэтому речь ниже поИдез о коммуникационных решениях.
Одной из пилотных разработок на базе с/80 стал модуль SKIA фирмы Webolutioii. Он позволяет разрабатывать и выполнять про грамму Web-сервера, общаться с другими мо дулями, передавая пакеты TCP/IP в среде [{ihemet, отправлять страницы Н ІМІ по кли
ентским запросам or брау,іеров4Іі.гсрнст. Ял ро содержит 128 кб ОЗУ. 512 ко Hash памяти, часы реальною времени, четырехканлдьиыи АЦП. одноканальный ЦДІ1, асинхронный и синхронный интерфейсы. Плата размером 5x5 см обладает, таким образом, возможное тими сервера.
Гралнцнонно применение микрокоитрол леров строилось последующему принципу: несколько управляемых устройств связыва лисі, с главным компьютером, передавая ему данные о контролируемом процессе и предоставляя ему возможность обработать их. ожидая при .-»том дальнейших распоря женин от него. Компьютер обладает ноль зовательскнм интерфейсом, с помощью ко торото осуществляется управление сетью микроконтроллеров. Недостатком такого подхода является необходимость разработ кн от начала до концл всей системы коммуникаций. протоколов и прикладных про грамм. Современный подход, характеризуемый термином |-!iibc<tdcd Internet, заметно меняет его.
Embedded Internet
Преимущества «той технологии можно вы разить двумя основ*
• использование общепринятых коммуникационных стандартов, положенных в основу Интернет;
• сокрытие низкоуровневых стандартов от пользователя, обеспечение его программным интерфейсом к предоставляемым сер вненым возможностям,
Zil.OG предоставляет разработчикам, использующим е/80, компилятор С. стек КОМ муниканноннмх протоколов, созданный компанией Metro! ink специально для пою процессора. Стек поставляется в виде библиотеки L соответствующим программным штгерфей сом. Пользователь работает на уровне вызовов служб Интернет и обработки параметров запросов этих служб, и, и общем случае, ею не интересуют детали нижних уровней реал и зации. 11ри »том врем» ра трабогки серверных решений оказывается существенно малым, затраты труда программиста также невелики.
Гакнм образом, с а у по себе процессор не решает обеих задач, он обеспечивает полный на<н»р характеристик и возможностей для осу ществления этого решения. Задачи решает поставляемое программное обеспечение, реализующее стандартный стек TCP/IP протоко лов и драйверы Ethernet. Кроме мощного про цсссора для управленнт промышленным про изподством» ZiLOG предоставляет также стандартный интерфейс, проверенный и удобный для пользователя.
Стек TCP/IP
В октав средств разработчика eZ80 входит библиотека поддержан стека протоколов TCP/IP. Набор реализованных протоколов включает UDF. DI К P. HTTP, FTP, ARP. KARP. PPP. ICMP. SNMP и Telnet. Стеку дано название IPWorks. Фактически имеется гото вое решение, обеснсчнпающее для процессора иптегранню в Интернет и возможность раз работки соевых приложений. Остается лишь снабдил, сервер комплектом гипертекстовых ^ траннп. Каждое соели iciiite выполняется иод управлением операционной системы реаль ною времени, обеспечивается как минимум 8 одновременно обрабатываемых запросов, и, кроме того, система может выполнять локаль
Рис. 3. Демонароцмомнся пиша ролроботхм HO.Z80190
ные задачи. Спектр применений с/80 — объединяемые к ссп. системы битового и промы пшенного управления.
Демонстрационная плата
В состав набора разработчика для процес сора еі£80 ихопнт демо* плата, которая предназначена для работы и качестве \УсЬ ссрверя (рис. 3). Плата содержит контроллер доступа к среде ЕіЬегпеІ (МАС) и коннектор К145. консоль для подключения терминала для нсполь-ювания н качестве пользовательского интерфейса операционной системы, модем в каче стве второго интерфейса, I Мб ОЗУ и I Мб Иа.чЬ-памяти.
В перепрограммируемом ПЗУ содержится операционная система с выполняемым при мером \Vcb-сервера, демонстрирующим ос нопиые функции и возможности библноте кн ГСР/ІР, Среди них доступ к страницам кола НТМІ. выполнение І.па.Чсгірі, апплетов
laVa. а также обработка unpocou GEI и POST протокола HTTP. Кроме тою, в на-
мять загружено программное обеспечение для программнропання Ма.чИ-памятп. Оно позволяет записывать готовые версии Web сервера в ПЗУ и исполним, их оттуда в каче стве самостоятельной независимой программы, не требующей дополнительных уст ройств дли своей работы.
Имеете с примерами программ разработчик получает сведения об использовании после донательных портов и открытии сокетов TCP/IP— TCP/UDP.
В процессе разработки программного обеспечения для Web-сервера демонстрационная плата используется в комбинации со средствами разработки. На персональном компьютере разработчика устанавливается программная оболочка Zi LOG Development Studio. К последовательному порту ПК иод ключается отладочный интерфейс /рак (рис. I). Интерфейсный блок подключается
к соответствующему разъему. предусмот репному на плате. Выход консоли на ил подключается к последовательному пор терминальною компьютера. Теперь дс точно подать напряжение питания 9 В. и] сборка в целом готова к работе.
Операционная система предостанля сведения о конфигурации \\геЬ*серяера,і процессах, выполняемых е/.80. о доступней устройствах, текущем времени, а таи поддерживает ряд других специальных манд.
Для контроля работы сервера в самі телыюм режиме к нему можно ПОДКЛЮЧІ модуль ЖКИ ( рис. 5). Кроме того, в состав і бора разработчика входят примеры п| граммною обеспечения, демонстрирую!! методы создания и использования соке для отладки и органи ищи і командных ни фепсов работы с сервером.
Источники информации:!
1. Продукция ZiLOG представлена на вебеш тс компании: hup://www.¿ilog.con>
2. Web-сайт фирмы Camma: btip://www.gamnia.vyborg.ru
3. Web-сервер eZ80190: htlp'i/www./iIog.com/pro(iuct5/parTde- I iails.asp?id=eZ80190
і. Представители семейства Z80: hllp://www./ilog.com/y8n
5. Разработчик стека IP Works, компании MetroLink: biip^/w'ww.meirolink.com !
Рис. 4. Отладочный интерфейс
Рис. 5. Двмо-ппо»о с ЖКИ
