王星伟++陈少勇

摘要：随着数字信息化、网络化的各种多媒体处理业务的不断增加，借助计算机网络技术实现数据共享的需求不断提高。为满足这些需求，一种新兴的技术——无线存储，正越来越受到关注。而无线网络技术的发展，特别是随着通信技术和WiFi技术等通讯网络的发展，使得基于Wifi的无线存储得以很好地实现。

关键词：WIFI 嵌入式；无线存储；socket编程

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0011-02

1 引言

本项目主要是用于图像文件的存储应用，系统的具体实现是基于嵌入式UCOS系统和WiFi技术，通过TCP/IP网络通讯协议设计并实现一个无线存储系统，使远端的嵌入式WiFi终端设备能够连接到存储设备里的资源，满足用户无线数据存储的服务需求。首先介绍了无线存储的概念和原理，再对文件系统、WiFi标准及无线局域网技术作了介绍，然后围绕本虚拟存储系统的实现原理，介绍了怎样构建系统软硬件开发环境，最后通过socket网络编程完成数据传输，从而真正实现存储的功能。

研究的总体思路、框架：

2 设计原理

2.1 设计原则

实用性：遵循面向应用，注重实效，急用先上，逐步完善的原则；充分保护已实用性原则为依据，建设具有最低TCO（拥有总成本最低、最高性价比）的产品。

先进性：采用先进成熟的嵌入式技术、方法与设备，既反映当今先进水平，又给未来的发展留有余地。

可靠性：系统必须可靠运行，主要的、关键的设备应有冗余，一旦系统某些部分出现故障，应能很快恢复工作，并且不能造成任何损失。

可维护：系统具有良好的故障分析和处理能力。

2.2 微控制器的选型

1）STM32f407VGT6芯片特点

超快速数据传送：采用多达7重AHB总线矩阵和多通道DMA控制器，支持程序执行和数据传输并行处理，数据传输速率非常快。

FPU（浮点单元）：集成了单精度FPU，提升控制算法的执行速度和代码效率。

高集成度：达1M 字节的片上FLASH 存储器， 192K 字节的SRAM，复位电路，内部RC，PLL，1uA的RTC。

多达15个通讯接口：包括6个UASRT，可运行到10.5Mbits/s、1个SDIO。

模拟：多达17个定时器、16位的和32位的定时器，可运行到168MHz。

其他外设：CRC计算单元、模拟的真正随机数发生器、外部存储器接口、存储器加速器（从FLASH中执行相当于零等待状态，性能达168MHz）。

选用原因：该芯片支持程序执行和数据传输并行处理，数据传输速率非常快，达1M 字节的片上FLASH 存储器，192K 字节的SRAM，适合本项目的开发。

2.3硬件开发设计原理

1）研究内容

下位机主要研究嵌入式系统LWIP对接收的数据封包解包以及对数据文件的存储。

2）研究方法

Ucos系统和LWIP移植时，文件繁多，我们采用独立移植。由于传输的数据较大，传输的时候需要用到协议。在传输出错时检测依次检查各个出错点，统筹全局，将错误解决。

3）具体实施方案

（1）LAN8720A驱动模块

LAN8720A 是低功耗的 10/100M 以太网 PHY 层芯片支持通过 RMII 接口与以太网 MAC 层通信，内置 10-BASE-T/100BASE-TX 全双工传输模块，支持 10Mbps 和 100Mbps。

LAN8720A 可以通过 PHYAD0 引脚来配置，该引脚与 RXER 引脚复用，芯片内部自带下拉电阻，当硬复位结束后， LAN8720A 会读取该引脚电平，作为器件的 SMI 地址，接下拉电阻时，设置 SMI 地址为 0，当外接上拉电阻后，可以设置为 1。

（2）SDIO驱动模块

SD/SDIO MMC 卡主机接口 提供 APB2 外设总线与多媒体卡 （MMC）、 SD卡、 SDIO卡以及 CE-ATA 设备之间的接口。

SDIO 功能由两部分组成：SDIO 适配器块提供特定于 MMC/SD/SD I/O 卡的所有功能，如时钟生成单元、命令和数据传输。 APB2 接口访问 SDIO 适配器寄存器，并且生成中断和 DMA 请求信号。 SDIO_D0、 SDIO_D[3：0] 或 SDIO_D[7：0] 可以用于数据传输。如果 SD 或 SD I/O 卡连接到总线，则主机可以将数据传输配置为使用 SDIO_D0 或 SDIO_D[3：0]。SDIO_CMD有两种操作模式：开漏引脚，用于初始化、推挽，用于命令传输。SDIO_CK 是与卡相连的时钟：一个位在每个时钟周期内同时在命令和数据线上传输。SDIO 使用两个时钟信号：SDIO 适配器时钟 、APB2 总线时钟（PCLK2）。PCLK2 和 SDIO_CK 时钟频率必须满足以下条件：Frequenc PCLK2 38 Frequency SDIO_CK

3 实现方法

3.1 软件流程图

3.2各模块的接口设计

1）SD卡与核心板的接口设计

Stm32的I/O口PC8-PC11一次连接SD卡接口的四个数据为SDIO_D0-SDIO_D3引脚用于数据传输，PC12连接SD卡接口的SDIO_SCK引脚用于驱动 SDIO 适配器并产生SDIO_CK 时钟，PD2连接SD卡接口的SDIO_CMD引脚，用于初始化和命令传输。

2）USB与STM32核心板连接

STM32F4开发板的USB HOST 接口采用的是侧式USB-A座，它和USBSLAVE的5PIN MiniUSB接头是共用 USB_DM和USB_DP信号的，所以USB HOST 和 USBSLAVE不能同时使用。

3）LAN8720硬件连接

4 系统测试

在经过研究之后，我们主要对文件的名字和格式还有文件的大小进行测试。测试结果如下表所示。

从表中可以看出，对传输是否成功取决于文件名字是否为字符，还有文件的大小；系统能识别中文这个功能本系统暂时还未完善，而传输时因为文件大小导致成功率的高低，是由于芯片的内存有限导致的。

5 项目成果

本项目最终实现了对文件的存放路径的获取，并作出相应操作。无线存储系统通过Wifi模块连接手机端，在手机端发送命令，系统接收到命令来执行相应的操作。本系统基本实现了上传手机端文件到存储设备，也能够从存储设备中下载所需文件到手机端。该系统运用了wifi模块，arm技术，android手机应用技术，成功地实现了文件的上传下载还有转存功能。

6 结束语

感谢指导老师对本项目的悉心指导，特别是定期的阶段性总结，让我们了解到项目当前工作的开展情况和下阶段的任务安排，并不断查缺补漏，保证项目的顺利开展。在这次的项目中，我们能较好地运用所学的知识，提高了动手操作能力。在项目开展的过程，遇到问题的时候我们也及时查阅相关的资料和文档，达到分析问题、解决问题的能力。

参考文献：

[1] 刘乃安，李晓辉，张联峰，等. 无线局域网（WLAN）原理、技术与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[2] 朱升平. 嵌入式网络那些事： LwIP协议深度剖析与实战演练[M]. 北京：中国水利水电出版社，2012.

[3] 周慈航. 基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术[M].北京：北京航空航天大学出版社.2001.

[4] 任哲. 嵌入式实时操作系统μC/OS-II原理及应用（第2版）[M]. 北京：北京航空航天大学出版社， 2009.