Web網(wǎng)絡(luò)傳感器的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　ADuC832是ADI公司推出的混合信號(hào)單片微控制器，是真正意義上完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片，是集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路、微控制器、閃存于一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它的主要特性有：8通道模擬I／O，247 ksps、12位ADC，2個(gè)12位（單調(diào)的）電壓輸出DAC片內(nèi)溫度傳感器；62 KB片內(nèi)閃速／電擦除程序存儲(chǔ)器，4 KB片內(nèi)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2 304字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM。

　　主芯片通過74LS138譯碼器來進(jìn)行片選外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器KM62256，或者網(wǎng)卡控制器RTL8019AS。通過74HC573地址鎖存器進(jìn)行當(dāng)前地址的鎖存，使得輸出端的狀態(tài)不會(huì)隨輸入端的狀態(tài)變化而變化，僅在有鎖存信號(hào)時(shí)輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個(gè)鎖存信號(hào)到來時(shí)才改變，也是為了實(shí)現(xiàn)地址的復(fù)用。

　　在主電路上主要設(shè)計(jì)了一個(gè)信號(hào)輸入接口，用來接工業(yè)現(xiàn)場的4～20 mA信號(hào)的變送器；設(shè)計(jì)了一個(gè)RJ45的網(wǎng)口接口，通過網(wǎng)口可以直接接到Internet上，進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的上傳和共享；還設(shè)計(jì)了RS485接口和RS232接口，作為工業(yè)現(xiàn)場特殊情況下的數(shù)據(jù)接入和處理。

　　現(xiàn)場傳感器將采集的4～20 mA信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理板，將其信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～2.5 V的電壓信號(hào)，然后通過ADuC832轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再通過程序轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的溫度值，實(shí)時(shí)地將溫度值顯示在嵌有Java Applet的網(wǎng)頁上。

　　3.2 軟件實(shí)現(xiàn)

　　3.2.1 操作系統(tǒng)和協(xié)議棧的選用

　　在嵌入式Web服務(wù)器上，選用μC／OS-II作為嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它是一個(gè)可移植、可固化、可裁剪、搶占式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的前后臺(tái)程序可靠性更高，效率更高。

　　TCP／IP是個(gè)協(xié)議簇，是諸多開放的協(xié)議的集合，但是單片機(jī)是個(gè)小型的微處理器，內(nèi)部資源有限，因此必須要對(duì)協(xié)議進(jìn)行裁剪。本系統(tǒng)采用精簡的小型TCP／IP協(xié)議棧——μIP協(xié)議棧。μIP協(xié)議代碼中包括了一些基本的通信協(xié)議：ARP協(xié)議、IP協(xié)議、ICMP協(xié)議和TCP協(xié)議，UDP協(xié)議、HTTP協(xié)議、Telnet協(xié)議、SMTP協(xié)議等。其中，ARP、IP、ICMP、TCP這4個(gè)協(xié)議就能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和通信的最基本的功能，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)CGI技術(shù)。其應(yīng)用層就是HTTP協(xié)議，采集數(shù)據(jù)嵌入在Web服務(wù)器網(wǎng)頁中以網(wǎng)頁的形式發(fā)布到Internet。

　　對(duì)于μC／OS-II和μIP的移植，詳見參考文獻(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖