基于16位單片機(jī)的家電信息監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計的

圖2系統(tǒng)硬件電路框圖

　　該硬件結(jié)構(gòu)主要包括兩部分：1.反映信息家電工作狀態(tài)的信息采集2.數(shù)據(jù)經(jīng)過TCP/IP協(xié)議壓縮后，通過以太網(wǎng)控制芯片輸出到internet,或接收來自internet的控制數(shù)據(jù)并進(jìn)行解包。該系統(tǒng)基于IEEE1451.2和TCP/IP協(xié)議構(gòu)建，具有標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)接口，允許與Internet或Ethernet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行即時連接，從而實現(xiàn)了家電設(shè)備和外部網(wǎng)絡(luò)的直接通訊，解決了監(jiān)控設(shè)備和通訊網(wǎng)絡(luò)的接口問題，為實現(xiàn)基于WEB的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了底層的硬件互聯(lián)。

單片機(jī)控制以太網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

　　單片機(jī)接入以太網(wǎng)必須嵌入TCP/IP協(xié)議，其加載TCP/IP協(xié)議控制以太網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并通過TCP/IP協(xié)議連接到互聯(lián)網(wǎng)的基本思路是：在遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行的操作首先通過路由器尋找到目標(biāo)，再通過網(wǎng)卡的ISA接口傳入單片機(jī)。在單片機(jī)中加載的驅(qū)動程序?qū)⒅D(zhuǎn)換成物理幀格式，最后由TCP/IP協(xié)議將之轉(zhuǎn)換為應(yīng)用層控制命令。因為單片機(jī)內(nèi)部資源有限，要完成上網(wǎng)任務(wù)必須精簡TCP/IP協(xié)議，本系統(tǒng)中使用了ARP、RARP、IP、UDP等部分協(xié)議，即可保證單片機(jī)接入以太網(wǎng)，亦保證足夠小的代碼量。單片機(jī)主要完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的解包和串口數(shù)據(jù)的打包，當(dāng)以太網(wǎng)有數(shù)據(jù)到達(dá)該設(shè)備，單片機(jī)采用查詢方式讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并分析，如果是ARP(物理地址解析協(xié)議)數(shù)據(jù)包，則轉(zhuǎn)入ARP處理程序，并發(fā)送RARP數(shù)據(jù)包，將IP地址和物理地址加入到局域網(wǎng)中建立映射。如果是UDP數(shù)據(jù)包且IP地址和端口號正確，則接收數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)解包后，將數(shù)據(jù)部分通過串口輸出，控制現(xiàn)場設(shè)備。反之，如果現(xiàn)場設(shè)備通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)據(jù)按照UDP協(xié)議格式打包，送入RTL8019AS，由RTL8019AS將數(shù)據(jù)輸出到局域網(wǎng)中。根據(jù)需要還可以在收到串口數(shù)據(jù)時，先完成數(shù)據(jù)預(yù)處理，再將處理好的數(shù)據(jù)送到局域網(wǎng)。

軟件實現(xiàn)部分

　　軟件設(shè)計主要包括：以太網(wǎng)控制器初始化程序、驅(qū)動程序、TCP/IP協(xié)議棧程序、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置程序。以太網(wǎng)控制器驅(qū)動程序用于設(shè)置以太控制芯片的工作狀態(tài)即工作方式，分配收發(fā)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置程序用于給監(jiān)測系統(tǒng)分配IP地址及域名。限于篇幅，下面僅給出了采用匯編語言編寫的RTL8019AS初始化的部分代碼。

.includehardware.inc;//配置單元定義
.public_init//RTL8019AS初始化子程序
_init:
R1=0xffff；//初始化A口為輸出
[P_IOA_Attrib]=R1；
[P_IOA_Dir]=R1；
R1=0xfc07；//將IOB0~IOB2,IOB10~IOB15設(shè)置為輸出，其他為輸入
[P_IOB_Attrib]=R1；
[P_IOB_Dir]=R1；
R1=0x0001；//選中00H寄存器
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0021;//選擇寄存器頁面0，芯片不工作
[P_IOA_Data]=R1；
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x004c；//設(shè)置接收緩沖區(qū)，頁地址為0x4c~0x7f
[P_IOA_Data]=R1；
R1=0x0001；//選中02H寄存器
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0080；
[P_IOA_Data]=R1；
...
R1=0x0801；//選中01H寄存器
R1=0x0001；//選中00H寄存器
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0061；//選擇寄存器頁面1
[P_IOA_Data]=R1；
...
R1=0x0001；
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0022；//選擇寄存器頁面0，芯片進(jìn)入工作狀態(tài)
[P_IOA_Data]=R1；
retf;//程序返回

　　利用16位單片機(jī)SPCE061A驅(qū)動以太控制芯片RTL8019AS，實現(xiàn)信息家電經(jīng)由嵌入式網(wǎng)關(guān)接入internet的方式，可以方便、低廉地將信息家電的工作狀態(tài)送往遠(yuǎn)程PC進(jìn)行監(jiān)控。這種低成本、高性能的方案，具有可靠靈活的特點，適用于通信速率不大，允許延時的家庭自動化設(shè)備。用戶可根據(jù)需要，按上述方法，為傳統(tǒng)的家電賦予接入internet的能力。