基于W5100的遠(yuǎn)程控制器設(shè)計(jì)
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1．1 控制器的硬件設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的嵌入式Internet系統(tǒng)設(shè)備基本上全部是采用軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP／IP協(xié)議棧。用軟件設(shè)計(jì)TCP／IP協(xié)議棧對(duì)開(kāi)發(fā)人員軟件能力要求很高，要求對(duì)操作系統(tǒng)和TCP／IP協(xié)議有一定程度的熟悉，并且高檔微控制器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的價(jià)格也很高；另外，由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都比較大而且復(fù)雜，寫(xiě)入軟件后穩(wěn)定性欠佳。因此直接采用硬件TCP／IP協(xié)議芯片(W5100)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)方案，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活的特點(diǎn)，并且不需要實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持。
W5100高度集成了成熟的TCP／IP協(xié)議棧、以太網(wǎng)MAC層，PHY層等，支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP和PPPoE等協(xié)議，這些協(xié)議已經(jīng)在很多領(lǐng)域經(jīng)過(guò)了多年的驗(yàn)證。它支持4個(gè)獨(dú)立的socket通信，內(nèi)部16KB的發(fā)送／接收緩沖區(qū)可快速進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，最大有效通信率可達(dá)到25 Mb／s。使用W5100不需要考慮以太網(wǎng)的控制，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的端口(socket)編程，同訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器一樣簡(jiǎn)單。它提供兩種并行總線接口(直接總線和間接總線)以及串行SPI接口，W5100大大減少了硬件接口設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)編程的工作量，并且可以實(shí)現(xiàn)可靠穩(wěn)定運(yùn)行的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
基于W5100的遠(yuǎn)程控制器主要由微控制器ARM7，溫度傳感器DS18B20，W5100網(wǎng)絡(luò)接口芯片，RS 232，RS 485以及RJ-45接口等芯片組成。微控制器ARM7采用的是飛利浦的LPC2131，它是32位微處理器，采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)和指令混合編址)，并且內(nèi)核采用的是ARM7TDMI-S核。LPC2131具有如下特性：8 KB片內(nèi)SRAM；32 KB片內(nèi)FLASH，128位寬度接口／加速器實(shí)現(xiàn)高達(dá)60 MHz的操作頻率；8路10位A／D轉(zhuǎn)換器；2個(gè)32位定時(shí)器(帶4路捕獲和4路比較通道)，PWM單元(6路輸出)和看門狗；2個(gè)UART，2個(gè)高速I2C接口(400 Kb／s)，SPI，SSP；通過(guò)向量中斷控制器，可配置優(yōu)先級(jí)和向量地址。
由于LPC2131所具有的特性以及它較小的封裝(LQFP64)和極低的功耗使LPC2131可以理想的應(yīng)用于小型系統(tǒng)中，如通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器和工業(yè)控制等。遠(yuǎn)程控制器的硬件設(shè)計(jì)原理框圖如圖2所示。在設(shè)計(jì)中，LPC2131與W5100通過(guò)SPI接口進(jìn)行連接，LPC2131作為SPI主設(shè)備，W5 100作為從設(shè)備，并由LPC2131為W5100提供時(shí)鐘信號(hào)。LPC2131通過(guò)RS 232接口與本地的設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信和控制，同時(shí)通過(guò)RS 485接口實(shí)現(xiàn)TCP ／IP協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)RS 485總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。DS18B20溫度傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控本地工作環(huán)境的溫度變化，如果現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境溫度過(guò)高或者過(guò)低，則可以通過(guò)TCP／IP網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程的控制中心報(bào)警。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/162209.htm
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