資料介紹
引言
Web技術被稱為1990年至今最引人注目的應用,沒有什么技術或工具像它那樣被廣泛應用近年來,Web技術正在逐漸向工業(yè)控制和嵌入式電子系統(tǒng)領域滲透,越來越多的嵌入式控制設備都具有了以太網(wǎng)接入功能,為客戶提供了一種方便、快速、通用性強、成本相對低廉的現(xiàn)場通信方式。
DSP微處理器自問世以來,因其豐富的硬件資源、改進的哈佛結構、高速數(shù)據(jù)處理能力和強大的指令系統(tǒng),已被應用到人們日常學習、生產(chǎn)、生活、工作的各個方面。
本文介紹了一個帶有嵌入式Web服務器的小型TCPIP協(xié)議棧,以TMS320F206為Web-Server,通過Web瀏覽器遠程監(jiān)測傳感器采集的溫度、壓力值和電位器的輸入值,以及遠程控制步進電機。
1、系統(tǒng)的硬件設計
系統(tǒng)硬件設計主要包括RTL8019AS電路部分和數(shù)據(jù)采集電路部分。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)框圖
1.1 RTL8019AS硬件電路
RTL8019AS是臺灣REALTEK公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器,其主要特性為:支持IEEE802.3;支持8位或16位數(shù)據(jù)總線;內置16KB 的SRAM,用于收發(fā)緩沖;全雙工,收發(fā)同時達到10Mbps;支持10Base5,10Base2,10BaseT,能自動檢測所連接的介質。RTL8019AS與主機有3種接口模式,即跳線模式,PnP模式和RT模式。
系統(tǒng)使用跳線接口模式,RTL8019AS的SMEMR和SMEMW引腳接高電平,屏蔽了遠程自舉加載功能。由于DSP系統(tǒng)無DMA控制器,因此將RTL8019AS的AEN引腳接地。數(shù)據(jù)總線RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平,選擇16位數(shù)據(jù)總線方式。TMS320F206的IO口讀速度很快,因此將RTL8019AS 的IOCHRDY 信號與TMS320F206的外設準備好信號READY相連。
TMS320F206的IO口控制信號IS,STRB,INFO等信號經(jīng)過GAL16V8B譯碼后與RTL8019AS的讀/寫控制IOR,IOW及INFO等連接。步進電機通過TMS320F206的IO口進行控制。20F001N是雙絞線驅動/接收器,內部有2個傳輸變壓器,實現(xiàn)RTL8019AS與RJ45的連接。
1.2 數(shù)據(jù)采集電路部分
系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入包括溫度傳感器采集的溫度值、應變片采集的壓力值和電位器的輸入值,前者由單總線數(shù)字溫度傳感器芯片DS18B20實現(xiàn),后二者經(jīng)過12并行模/數(shù)轉換芯片AD1674轉換后實現(xiàn)。
DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的增強型單總線數(shù)字溫度傳感器。其主要性能特點包括:采用單總線專用技術,既可通過串行口線,也可通過其他I/0口線與微機接口,無須經(jīng)過其他變換電路,直接輸出被測溫度值(9位二進制數(shù),含符號位);測溫范圍為-55℃~+125℃,測量分辨率為0.0625℃;內含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM;用戶可分別設定各路溫度的上、下限;內含寄生電源。
AD1674是美國AD公司推出的一種完整的12并行模/數(shù)轉換單片集成電路2該芯片內部自帶采樣保持器(SHA),10V基準電壓源,時鐘源以及可以和微處理總線相接的暫存/三態(tài)輸出緩沖器。
實際應用時,將程序中的IP地址設置為與所在局域網(wǎng)同一范圍,例如局域網(wǎng)的IP地址為196.618.2.X,則可將程序中的IP地址設置為196.168.2.10,并保證此IP地址不與其他網(wǎng)絡設備沖突。用網(wǎng)線將系統(tǒng)板接入局域網(wǎng)。在局域網(wǎng)內任意一臺計算機打開IE,在地址欄內訪問HTTP192.168.2.10,均可看到如圖2所示的網(wǎng)頁內容。
圖2 瀏覽器頁面效果
2、系統(tǒng)的軟件設計
軟件設計主要包括RTL8019AS驅動程序設計,建立與管理TCP連接,以及利用HTTP協(xié)議實現(xiàn)WebServer。
2.1 RTL8019AS驅動程序設計
RTL8019AS驅動程序主要包括初始化部分、數(shù)據(jù)包接收部分和數(shù)據(jù)包發(fā)送部分。
初始化部分要進行系統(tǒng)復位、初始化配置寄存器、初始化接收和發(fā)送緩沖區(qū)、設置以太網(wǎng)接口的物理地址以及初始化中斷等。
對接收到的數(shù)據(jù),RTL8019通過MAC和CRC校驗后,由FIFO保存到接收緩沖區(qū),接收滿一幀后,以中斷或寄存器標志方式通知主處理器。FIFO邏輯對收/發(fā)數(shù)據(jù)做16字節(jié)的緩沖,以降低對本地DMA請求的頻率。
向以太網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時,RTL8019會首先將一幀數(shù)據(jù)通過遠程DMA通道送到發(fā)送緩沖區(qū),然后發(fā)出傳送命令。RTL8019發(fā)送完上幀數(shù)據(jù)后,再開始發(fā)送當前數(shù)據(jù)。
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Web技術被稱為1990年至今最引人注目的應用,沒有什么技術或工具像它那樣被廣泛應用近年來,Web技術正在逐漸向工業(yè)控制和嵌入式電子系統(tǒng)領域滲透,越來越多的嵌入式控制設備都具有了以太網(wǎng)接入功能,為客戶提供了一種方便、快速、通用性強、成本相對低廉的現(xiàn)場通信方式。
DSP微處理器自問世以來,因其豐富的硬件資源、改進的哈佛結構、高速數(shù)據(jù)處理能力和強大的指令系統(tǒng),已被應用到人們日常學習、生產(chǎn)、生活、工作的各個方面。
本文介紹了一個帶有嵌入式Web服務器的小型TCPIP協(xié)議棧,以TMS320F206為Web-Server,通過Web瀏覽器遠程監(jiān)測傳感器采集的溫度、壓力值和電位器的輸入值,以及遠程控制步進電機。
1、系統(tǒng)的硬件設計
系統(tǒng)硬件設計主要包括RTL8019AS電路部分和數(shù)據(jù)采集電路部分。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)框圖
1.1 RTL8019AS硬件電路
RTL8019AS是臺灣REALTEK公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器,其主要特性為:支持IEEE802.3;支持8位或16位數(shù)據(jù)總線;內置16KB 的SRAM,用于收發(fā)緩沖;全雙工,收發(fā)同時達到10Mbps;支持10Base5,10Base2,10BaseT,能自動檢測所連接的介質。RTL8019AS與主機有3種接口模式,即跳線模式,PnP模式和RT模式。
系統(tǒng)使用跳線接口模式,RTL8019AS的SMEMR和SMEMW引腳接高電平,屏蔽了遠程自舉加載功能。由于DSP系統(tǒng)無DMA控制器,因此將RTL8019AS的AEN引腳接地。數(shù)據(jù)總線RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平,選擇16位數(shù)據(jù)總線方式。TMS320F206的IO口讀速度很快,因此將RTL8019AS 的IOCHRDY 信號與TMS320F206的外設準備好信號READY相連。
TMS320F206的IO口控制信號IS,STRB,INFO等信號經(jīng)過GAL16V8B譯碼后與RTL8019AS的讀/寫控制IOR,IOW及INFO等連接。步進電機通過TMS320F206的IO口進行控制。20F001N是雙絞線驅動/接收器,內部有2個傳輸變壓器,實現(xiàn)RTL8019AS與RJ45的連接。
1.2 數(shù)據(jù)采集電路部分
系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入包括溫度傳感器采集的溫度值、應變片采集的壓力值和電位器的輸入值,前者由單總線數(shù)字溫度傳感器芯片DS18B20實現(xiàn),后二者經(jīng)過12并行模/數(shù)轉換芯片AD1674轉換后實現(xiàn)。
DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的增強型單總線數(shù)字溫度傳感器。其主要性能特點包括:采用單總線專用技術,既可通過串行口線,也可通過其他I/0口線與微機接口,無須經(jīng)過其他變換電路,直接輸出被測溫度值(9位二進制數(shù),含符號位);測溫范圍為-55℃~+125℃,測量分辨率為0.0625℃;內含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM;用戶可分別設定各路溫度的上、下限;內含寄生電源。
AD1674是美國AD公司推出的一種完整的12并行模/數(shù)轉換單片集成電路2該芯片內部自帶采樣保持器(SHA),10V基準電壓源,時鐘源以及可以和微處理總線相接的暫存/三態(tài)輸出緩沖器。
實際應用時,將程序中的IP地址設置為與所在局域網(wǎng)同一范圍,例如局域網(wǎng)的IP地址為196.618.2.X,則可將程序中的IP地址設置為196.168.2.10,并保證此IP地址不與其他網(wǎng)絡設備沖突。用網(wǎng)線將系統(tǒng)板接入局域網(wǎng)。在局域網(wǎng)內任意一臺計算機打開IE,在地址欄內訪問HTTP192.168.2.10,均可看到如圖2所示的網(wǎng)頁內容。
圖2 瀏覽器頁面效果
2、系統(tǒng)的軟件設計
軟件設計主要包括RTL8019AS驅動程序設計,建立與管理TCP連接,以及利用HTTP協(xié)議實現(xiàn)WebServer。
2.1 RTL8019AS驅動程序設計
RTL8019AS驅動程序主要包括初始化部分、數(shù)據(jù)包接收部分和數(shù)據(jù)包發(fā)送部分。
初始化部分要進行系統(tǒng)復位、初始化配置寄存器、初始化接收和發(fā)送緩沖區(qū)、設置以太網(wǎng)接口的物理地址以及初始化中斷等。
對接收到的數(shù)據(jù),RTL8019通過MAC和CRC校驗后,由FIFO保存到接收緩沖區(qū),接收滿一幀后,以中斷或寄存器標志方式通知主處理器。FIFO邏輯對收/發(fā)數(shù)據(jù)做16字節(jié)的緩沖,以降低對本地DMA請求的頻率。
向以太網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時,RTL8019會首先將一幀數(shù)據(jù)通過遠程DMA通道送到發(fā)送緩沖區(qū),然后發(fā)出傳送命令。RTL8019發(fā)送完上幀數(shù)據(jù)后,再開始發(fā)送當前數(shù)據(jù)。
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