基于以太网远程温度监控系统的设计.pdf

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1、万方数据控匍l 系统中文核心期刊(测控自动化)2 0 0 8 年第2 4 卷第9-1 期(1)R 1 1 名0 1 9 A s 的初始化没有数据。表明没有收到数据包。用户通过这个判断可以知道砌1 L 8 0 1 9 A s 通过R s r I D R v 管脚来进行复位操作。R s T D R V有没有数据包可以读。当上述条件不成立时，表示接收到新的为高电平有效，至少需要8 0 0 n s 宽度的脉冲。复位过程将执行数据包，用户读取数据包。直到上述条件成立时，表示所有数据一些操作，至少需要2 m s 的时间，推荐等待更久的时间之后(如包已经读完，此时停止读取数据包。1 0 0 m s)再对它操

2、作以确保完全复位。复位后，应对R T L 8 0 1 9 A s3 2T C P，I P 协议栈的实现初始化，初始化页0 与页l 的相关寄存器；页2 的寄存器是只读的，不可以设置；页3 的寄存器不是N E 2 0 0 0 兼容的，不用设置。具体设置如下：c R=0)【2 1 选择页。的寄存器，芯片处于停止模式，这时进行寄存器设置。网卡含有1 6 K 字节的R A M，每2 5 6 个字节称为一页，共有6 4 页。页的地址就是地址的高8 位，页地址范嗣为O x 4 0 0)【7 f。这1 6 k 的R A M 的一部分用来存放接收的数据包，一部分用来存储待发送的数据包。文中使用o x 4 0 o

3、【4 b 为网卡的发送缓冲区(共1 2 页)，刚好可以存储2 个最大的以太网数据包；使用0 x 4 c 0 x 7 f 为网卡的接收缓冲区(共5 2 页)。凶此。鳓R T=0】【4 c，P S T O P=0】(8 0(o x 8 0 为停止页，就是直到0】【7 f 是接收缓冲区，不包括0)【8 0)。刚开始网卡没有接收到任何数据包，所以B N R Y 设置为指向第一个接收缓冲区的页0 x 4 c，c u R R 指向当前正在写的页的下一页那么初始化时应该设置为0 x 4 d。R c R=o)【c c，使用接收缓冲区，仅接收目标物理地址和设置物理地址一致的数据包、广播地址数据包和多点播送地址包

4、。小于6 4 字节的包丢弃，校验错的数据包不接收。T c R=0)(e o 启用C R C 自动生成和校验，工作在正常模式。D c R=0)【c 8，使用F I F o 缓存，普通模式，8 位数据D M A。I M R=0 x o o，设置中断屏蔽寄存器屏蔽所有中断。设置组播地址寄存器M A R 0 M A R 7，均设置为0】【0 0。设置网卡物理地址寄存器P A R 0 一P A R 5。c R=0)【2 2，选择页0 的寄存器，进入正常工作状态。设置I s R=O x f f，清除所有中断标志位。(2)R T L 8 0 1 9 A S 发送数据发送数据时，先将待发送的数据按以太网帧格式

5、封装，通过远程D M A 操作将数据写入R 7 I 瑚叭9 A s 的R A M 然后给出发送缓冲区首地址和数据包长度(写入T P S R、T B c R O、r I B c R l)，存放数据长度是低位放在r I B c R 0，高位放在T B c R l。启动发送命令(c R=0)【3 E)，启动本地D M A，将数据发送网上。R T I J 8 0 1 9 A s会自动按以太网协议完成发送并将结果写人状态寄存器。R f l l 3 0 1 9 A S 无法将整个数据包通过D M A 通道一次存入F I F o 因此在构成一个新的数据包之前必须先等待前一数据包发送完成。为提高发送效率设计中

6、将1 2 页的发送缓存区分为两个6 页的发送缓存区，一个用于数据包发送，另一个用于构造数据包，通过标志位区分，交替使用，提高发送效率。(3)R T L 8 0 1 9 A s 接收数据接收数据采用查询方式。接收数据时，接收缓冲区构成一个循环F I F 0 队列。P S 7 r A R T、P S T O P 两个寄存器限定了循环队列的开始和结束页；C U R R 为写入指针，受芯片控制；B N R Y 为读出指针。由主机程序控制。根据c u R R、B N R Y+1 可以判断是否收到新的数据包。新收到的数据包存于以c u R R 指出的地址为首址的R A M 中。当c u R R=B N R

7、 Y 时，表示缓冲区全部被存满，数据没有被用户读走，这时网卡将停止往R A M 写数据，新收到的数据包将被丢弃不要，而不会覆盖旧的数据。实际上此时出现了内存溢出。当C U R R=B N R Y+1 网卡的接收缓冲区里图2T c M P 协议栈主流程框图T M P 协议栈的设计是以T c M P 协议参考模型为核心。参考模型中的物理层和数据链路层由网络接口芯片R 1：1 鼻0 1 9 A s 及其驱动程序完成的。T C 朋P 协议栈的主体设计分为横向和纵向两条主线。横向主线包括收发缓存设计和定时器设计。纵向主线包括A R P(A d d r e s sR e l u t i o nP m 眦o

8、 l，地址解析协议)模块、I P(I n t e m e tP r o t o c o l，互联网协议)模块、I c M P(I n t e 卜n e tc o n t m lM e s s a g e sP r o t o c o l。因特网控制报文协议)模块、T c P(T 啪s f e rC o n t m lP r o t o c 0 1，传输控制协议)模块和H T T P(H y p e rT e x t1 r a n s f e rP m t o c 0 1 超文本传输协议)模块的设计。在应用层以H r I f I P 协议和公共网关接口c G I 技术为基础，构建了嵌入式w e

9、b 服务器实现浏览器和服务器的动态交互。T c f y I P 协议栈主流程框图如图2。各模块的功能如下：H T 即实现w e b 功能。响应客户机的请求，实现动态交互功能。传输层采用T C P 方式。T c P 协议是面向连接的、端对端的可靠通信协议。T C P 采取了很多机制来保证它的可靠性，包括T C P 连接的建立与关闭机制、超时重传机制、数据包确认机制、流量控制机制。I P 实现对数据包的校验检测和传输，I c M P 是调试响应P I N G 的请求，检测网路是否通顺。A R P 是地址解析协议，具体处理过程为。当接收到A R P 数据包处理器就查看I P 地址是请求还是响应，如果

10、是响应，则将响应中的网卡地址存到A R P 高速缓存表巾(该表保留的是最近1 0 次与服务器通信的网卡地址)；如果是请求，处理器将返回自已的网卡物理地址给对方。E t h e m e t 层即接口层的工作主要由网卡控制器芯片R 1 船0 1 9 A S 来完成，负责接收和发送数据。3 3D s l 8 8 2 0 的温度采集程序温度采集并没有采用传统的温度传感器与A m 组合的采集方式，而是采用D A I。L A s 最新单线数字温度传感器D s l 8 8 2 0。它具有体积更小、适用电压宽、经济便宜等特点。简单的硬件接口是以相对复杂的接口编程为代价的，各器件与单片机之间的接口协议(包括初始

11、化、写o、写l、读o、读1 等协议)要通过严格的时序来保证。4 运行结果单片机远程温度监控系统软件设计完成后，客户端主要通一1 0 0 一3 6 0 元，年邮局订阅号：娩-9 4 6万方数据窿的论定零囊商院I 完士关蛩控制系统过浏览器来实现远程温度监控。w e b 页面用H 蹦L 语言编写。机信息，2 0 0 6，6 2：1 0 7 1 0 9。写好后以字符数组的形式存放。客户端的操作主要通过三个页作者简介：孙静(1 9 8 1 一)，江苏南京人，女，助教，工学硕士，研面和远程温控系统实现交互式操作。这三个页面分别是登录页究方向：智能控制；王再英(1 9 6 1 一)，陕西宝鸡人，男，教授，硕

12、面，登录失败页面和温度显示控制页面。客户端在I E 浏览器中士生导师，工学博士，研究方向：过程控制与智能控制。输入远程温控系统的I P 地址，将出现登录页面。在登录页面中B i o g r a p h y：s u NJ i n g(1 9 8 0 一)，N a t i v eP l a c e：J i a n g S uP r；o、r i n c e，输入正确的用户名和密码后，出现温度显示控制页面，同时在F e m a l e，A s s i s t a n t，M 鹊t e r，R e s e a r c hf i e l d：I n t e u i g e n tc o n t m l 页

13、面中显示了系统当前的温度和电源的开关状态。电源通电(7 1 0 5 陕西西安西安文理学院机械电子工程系)孙静时，对应的页面如图3(a)所示。通过点击页面上的开关，嵌入式(7 l 5 4 陕西省西安市西安科技大学电气与控制工程学院)远程温控系统在收到信息后将会执行切断电源的操作，并且更王再英换相应的信息重新发送页面，其页面显示如图3(b)所示。(D e 呻咖e n to fE l t r 蚰i ca n dM 蛔n i c a IE n g i n r i 池，】|【i a nA r t i c I e 明ds c i e 嗽eU n i v e 商t y，】|【i 蛐7 1 帅岱，S h 嘲试

14、，C!h i 曲)S U N 肺唱(s c h o o lo fE k t r i c a la n dC o n t r o lE n 蛳r i 雌，】|【i 蛐s c i e 溉蛐dT e d h n o l o 斟U n i v e r s i t y，x i 蚰7 1 0 惦4，踮姐n 菇，C h i 曲)W A N GZ a i y 啦通讯地址：(7 1 酷陕西省西安市文理学院机械电子工程系)孙静(收稿日期：2 0 0 8 7 1 3)(修稿日期：2 0 0 8 8 2 5)关闭图3 远程温度监控系统w e b 页面5 结束语远程温度监控系统运行稳定，具有扩展能力强、性价比高等特点。

15、使用该系统时无需专线，也不用铺设现场总线，只要有以太网即可通信，可充分利用广泛存在的以太网资源。该系统还提供了一个完整的接入以太网的方案。为嵌入式系统接人网络提供了一个有效的方法，具有一定的应用前景。本文的创新点在于根据嵌入式系统网络化的特点。提出一种基于8 位单片机的远程温度监控系统的设计方案。该方案实现了简化T C 肌P 协议栈，构建了嵌入式W e b 服务器实现了B s 结构的控制模式。该平台具有可裁减，可移植，可扩展等特点，为嵌入式以太网w e b 技术在监控领域中的应用做出了有益的探索和尝试。参考文献【1】R e a l t e kS e m i c o n d u c t o rC

16、 o I 嗣R e l 8 0 1 9 A SD a t 鹪h e e t h n p：，w w w r e l t e k c o m【2】W 7 8 E 5 1 6 BD a t 鹊h e e t，R e v i s i o nA 5，P l l b l i c a t i o nR e l e a D a t e：J u n e2 1，2 0 0 2；W i n b o n dE l e c t r o n i c sc o r p【3】曹宇，魏丰，胡士毅用5 1 单片机控制R r L 8 0 1 9 A S 实现以太网通讯 J J 电子技术应用，2 0 0 3(1)2 l 一2 3。【

17、4】刘康，王宣银基于单片机的以太网络接入系统的实现及网络性能分析【J】工业仪表与自动化装置，2 0 0 4(1)3 3 3 5。【5 雷必成嵌入式系统中7 r c 肌P 协议的精简与实现【J】微计算(上接第9 4 页)器、激光测头、计算机等部件设计的偏心调整机构能够对回转体工件的偏心进行自动调整具有安全可靠，精度高的特点。本文创新点：用三坐标测量机、激光测头、数控转台和控制器等部件设计了偏心自动调整机构，在零件轮廓测量系统中达到了自动调整偏心的目的，已用于实际测量。参考文献【1 W c m c rA R e v e r s ce n g i n e e r i n go ff b e f o

18、I m 蛐r f I l c e 田J o u m a lo fM a t e r i dP m c e s s j n gT b c h n o】o g y 1 9 9 8，7 6(3)：1 2 8 一1 3 2【2】荣辉，吴国庆，王格芳逆向工程中测量数据曲面重构技术研究微计算机信息2 0 0 6(3 4)：9 5 9 8【3】C h e n“a n g c h i a I n t e g m t e dR e v e r s eE n g i n e e r i n gA p p m a c ht oR e c o n s t m c t i n gF r e eF o mS u 血e e

19、 C o m p u t e rI I l t e 肿t e dM a n u f a c t u r i n gS y s t e m s，1 9 9 7，1 0(1)：6 0 6 9【4】张宏伟，张国雄，李真等视觉形貌测头在自由曲面测量中的应用(J 中国机械工程，2 0 0 5，1 6(8)：7 1 6 7 1 8 5】杨仁平，张围雄，刘书桂等回转曲面测量技术叨天津大学学报2 0 0 5，3 8(5)：3 8 5 3 9 0【6】日本K e y e n c e 公司产品样本【E B 0 L】h 印：伽M 帆k e y e n c e c o m 作者简介：贺国权(1 9 6 2)，男，汉族

20、，重庆垫江人，副教授(通讯联系人)。主要从事传感器及信息处理技术方面的研究。B i o 辨p h y：H EG u o q u a n(1 9 6 2 一)，m a l e，T h eh a nn a t i o n a l i t y，鹪一s o c i a t ep r o f e s s o r，b o mi nD i a n j i a n gc o u n r yo fC h o n g q i n g，T h er e-s e a r c hd i r e c t i o ni st h et e c h n i q u eo fs e n s o ra I l ds i g n

21、a lp r 0 H c e s 8 i n g(4 0 8 0 长江师范学院电子信息工程系重庆)贺国权(3 0 帅7 2 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津)贺国权刘书桂回e p Lo fE I e c t r o I l i ch f 0 咖a t i o nE n g i I 雠r i 哩，Y a n g t z eN o r-m lU n i v e 商吼C h o n 鹊i n g，4 0 8 O，C l I i n a)皿G u o _ q 啪(S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fP r i s i 蛐M e 卿r i n gT I m

22、 o l o g ya n dI m t 咖e n 缸，T i a m i nU n i v e r s i t y；T i a m i n 铷帅7 2；C h i 啦)I m G q 啪L I US h u-g I I i通讯地址：(加8 0 重庆市涪陵区通信建设有限公司办公室)雷中东转贺国权(收稿日期：2 0 0 8 0 r 7 1 3)(修稿日期：2 0 0 8 吣2 5)_ 自控一邮局订阅号：8 2 9 4 63 6 0 元，年1 0 1 一万方数据基于以太网远程温度监控系统的设计基于以太网远程温度监控系统的设计作者：孙静，WANG Zai-ying，SUN Jing，WANG Zai

23、-ying作者单位：西安西安文理学院机械电子工程系,陕西,710065刊名：微计算机信息英文刊名：CONTROL&AUTOMATION年，卷(期)：2008，24(25)引用次数：0次 参考文献(5条)参考文献(5条)1.Realtek Semiconductor Co.Ltd RelS019AS Datasheet2.W78E516B Datasheet,Revision A5 20023.曹宇.魏丰.胡士毅 用51单片机控制RTL8019AS实现以太网通讯期刊论文-电子技术应用 2003(1)4.刘康.王宣银 基于单片机的以太网络接入系统的实现及网络性能分析期刊论文-工业仪表与自动化装置2

24、004(1)5.雷必成 嵌入式系统中TCP/IP协议的精简与实现期刊论文-微计算机信息 2006(17)相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 付蓉.高晓丁.王旭.居法立.FU Rong.GAO Xiao-ding.WANG Xu.JU Fali 基于C8051F020单片机的以太网通信-微处理机2009,30(1)介绍了C8051F020和以太网控制芯片RTL8019AS的技术特点.设计了以单片机C8051F020和以太网控制芯片RTL8019AS连接的嵌入式系统以及系统软件;实现了8位单片机以太网通信设计方案.2.期刊论文 张雷.周斐 基于以太网的双单片机数据采集器的研制-工业控

25、制计算机2007(12)介绍一种基于以太网的双单片机数据采集器的研制,数据采集器的硬件主要由两片AT89C52单片机和一片RTL8019AS网卡芯片以及相关的电路组成,其中一片单片机负责现场信号的采集,另一片单片机通过UIP协议栈进行TCP/IP协议的通信,最终实现现场信号的采集并通过TCP/IP协议进行数据传送.3.期刊论文 杜文雄.王钦若.潘永平 基于Freescale以太网单片机的智能灌溉系统通讯设计-工业控制计算机2008(4)针对目前灌溉系统多以串行总线控制为主,提出了一种以PC机为上位机,Freescale单片机为下位机而组建的分布式以太网智能灌溉系统.阐述了基于单片机的TCP/I

26、P协议的实现,并给出了系统的组成.由中央监控计算机通过以太网控制各个现场测控终端,并且由内置的模糊自适应控制系统以及通过Internet获取的天气信息进行节水灌溉.4.期刊论文 祁国梁.付明阳.王建晓.QI Guo-liang.FU Ming-yang.WANG Jian-xiao 基于单片机的以太网串口服务器原理-自动化与仪表2007,22(4)介绍了一种使用单片机实现TCP/IP协议与以太网(Ethernet)连接,进行串口和以太网数据透明传输的新方法,即实现单片机与Internet网互联的方法.使用此方法可以实现任何非计算机类的自动化设备上网的梦想.5.期刊论文 吴强.WU QIANG

27、基于单片机的以太网嵌入式控制器设计-微计算机信息2008,24(8)本文设计了基于SX52BD网络单片机的嵌入式控制器的硬件结构和相关软件,设计了嵌入式控制器各功能模块和相关接口电路(网络通信接口电路和控制设备接口电路),本文设计的以太网嵌入式控制器是以SX52BD为核的新型嵌入式WebServer,除了编写传统的控制、通信软件外,在基于以太网数据传输基础上,将传统Web功能融入控制器,给出相关的协议栈软件设计、Java Applet客户端的应用设计.以太网应用于工业控制系统是可行的.6.期刊论文 狄金海 单片机以太网嵌入式系统的实现方法-浙江工贸职业技术学院学报2003,3(4)随着INTE

28、RNET在中国的普及,针对INTERNET的各种技术也随之产生.目前,以太网协议已经广泛地应用在各种计算机网络,如办公局域网、工业控制网络、因特网等场合.基于以太网协议的各种设备也不断出现.本文介绍了用8位单片机采用以太网协议通过因特网传输数据的技术.7.期刊论文 张浩平 基于单片机的分布式以太网管理系统-计算机系统应用2005(4)本文提出了一种以PC机为上位机,单片机为下位机而组建的分布式以太网交换机管理系统的设计和实现,阐述了基于单片机的TCP/IP协议的实现,并给出了系统软、硬件的组成.8.学位论文 汪寿义 基于MC9S12NE64单片机的远端抄表系统 2009 远端自动抄表系统发展至

29、今，已有近30年的历史。在这30年间自动抄表系统的形式发生了很大变化，先后出现了公众电话网自动抄表系统、电力线载波自动抄表系统、无线自动抄表系统、以太网自动抄表系统。随着嵌入式Internet时代的到来，基于以太网的嵌入式系统已被广泛应用于家庭、工业等各个领域，抄表系统也逐渐向嵌入式以太网方向发展。因此，对基于单片机的嵌入式以太网抄表系统进行研究，符合技术的潮流和社会的需求。本课题是以山东省自然科学基金资助项目“基于互联网络的热工参数测控关键技术研究”(2006ZRB01001)为背景展开的，涉及到了远程测控技术、数据库管理技术、嵌入式TCP/IP系统及数据采集与处理等诸多问题，关键问题有如下

30、几点：1嵌入式系统网络协议栈应用层协议、采集数据动态存储及文件格式问题。当前，所采用的网络协议栈应用层协议主要有：发送Web网页的HTTP(超文本传输协议)、发送文件的FTP协议(文件传输协议)、发送电子邮件消息的SMTP(简单邮件传输协议)或POP3(邮局协议)、及用户自定协议。由于网络协议栈应用层协议、采集数据动态存储及文件格式涉及测控管理数据库的动态更新，并且具有较强的实时性，是采用标准协议还是自定协议，需要深入研究。2嵌入式网络参数、I/O参数配置问题。众所周知，PC机接入Internet需要配置网关、IP地址等网络参数，因此基于Internet的智能I/O设备不仅需要配置网络参数，还

31、需要根据现场传感器配置上/下限参数等。为降低成本，减小体积，I/O设备不设显示和输入装置，因此，如何通过远程管理系统配置相应参数是I/O设备正常工作的关键。3嵌入式系统网络通讯、数据采集及控制任务的并行运行问题。由于嵌入式系统往往具有程序存储和动态存储空间的局限性，这就限制了系统软件的大小及中间数据的数量。因此，如何优化程序代码成为解决该问题的关键。论文首先介绍了远端抄表系统的发展状况、各种抄表系统的基本组成结构、原理，论证了由飞思卡尔(Freescale)公司生产的16位单片机MC9S12NE64是一个单芯片的以太网微控制器解决方案，是一款经济的基于以太网的嵌入式系统的开发芯片，然后提出了基

32、于MC9S12NE64单片机的抄表系统的设计架构。其次阐述了嵌入式系统的发展，指出了基于单片机的嵌入式WebServer是一个低成本、高可靠性且符合潮流的技术方案。给出了单片机实现嵌入式WebServer的前提、方法和原理，又从MC9S12NE64的硬件支持、软件支持两方面论证了实现基于MC9S12NE64的嵌入式WebServer的可行性，并结合飞思卡尔公司提供的免费协议栈NE64_OpenTCP，介绍了如何实现将网页嵌入、链接及在线更改IP等问题。最后谈到了基于NE64的Web服务器如何接收从浏览器和管理中心的计算机传来的参数和命令，并对Web服务器与采集器之间实现数据传输的方式也给出了描

33、述和说明。论文用到的知识点较多，其中包括网络技术、嵌入式技术、Web技术、网页知识、单片机知识、VB编程，数据库知识，RS485总线等，给出了这些知识点在本设计中的关联和作用。在文章最后对全文的工作进行了系统的总结，指出了其中的不足，并就今后的研究工作内容作了展望。9.会议论文 黄金生.刘薇 构建基于以太网及INTERNET的MCS-51单片机嵌入式WEB服务器 2003 以SST89C58单片机为核心,选用TLC2543串行A/D芯片进行数据采集,利用RTL8019AS网卡实现以太网接口,通过在单片机中嵌入精简的TCP/IP协议实现单片机的WEB服务器功能.客户端可以通过自己的浏览器浏览采集器的状态和数据甚至可以发出控制指令使单片机完成某些操作.10.期刊论文 王颖.Wang Ying 基于单片机的以太网接口设计-中国新通信2008(17)文中介绍设计现场总线设备通过嵌入TCP/IP协议实现单片机设备接入以太网,完成测试计算机与终端设备的远程通信和控制.本文链接：http:/