用51内核网络单片机构成的远程监控系统

1、用51内核网络单片机构成的远程监控系统在工业控制、信息家电等应用领域，存在大量的设备，而这些设备无数惟独串口、can等容易的网络接口，通信能力有限，有的甚至处于孤立运行状态。如何让这些以为核心的嵌入式系统接入以太网，并通过网络对它们举行远程监控，是当前世界中的讨论热点。tcp/ip在intemet和大多数局域网中的胜利应用，已经证实了其强大的功能。假如实现tcp/ip协议和嵌入式系统的结合，嵌入式系统联网问题就能得到有效解决。目前，嵌入式系统联网主要有如下几种计划：emit，以pc或其它高档计算机为网关，将can、rs-232等设备接入分量级网络；采纳32位+实时操作系统，高档mcu功能强大，

2、可以实现复杂操作，但需要有rtos支持，这种计划的成本和对开发人员的要求较高；采纳scenix的8位mcu，加上虚拟软件包，实现多任务操作系统，运行tcp/ip协议栈。本文提出的基于网络单片机的嵌入式远程监控系统计划，可以实现串口、等轻量级网络和以太网的互连。该计划具有体积小，性价比高的特点。1 系统的组成基于网络单片机的嵌入式远程监控系统由主控制器、以太网接入模块、can网络接入模块、1-wire网络、串口网络、存储器、实时时钟、和监控电路等功能模块组成。其原理框图1所示。(1)主控制器采纳原dallas公司的高性能51内核的网络单片机ds80c400，内部集成了1个10/100m以太网控制

3、器(mac)，3个通用全双工串口，1个can2.0b控制器，1个1.wire控制器。mcu内部64kb的rom程序中包含完整的tcp/p v4/6协议栈；可拜访16mb存储空间；具有特地的低位地址口；4个数据指针；有2x/4x时钟加倍器，最高工作频率可达75mhz。(2)以太网接入模块利用集成的mac，通过物理层器件phy和以太网相连；mac具有标准的媒体无关接口mii。设计中phy采纳具有自动商议功能的dp83846a，外接网络20f001n。在工作过程中，可以通过mii管理总线设置工作模式。phy和以太网控制器的衔接2所示。mac具有特地的接收发送缓冲区，可以通过movx举行拜访；mac还

4、具有缓冲区控制单元bcu、指令状态寄存器、地址检测模块、单元等组成，主要由bcu负责以太网的收发活动，削减了cpu的参加，保证了以太网收发的效率。(3)can网络接入模块通过集成的can20b控制器，外接can和can网络相连。设计中用法的是ti的sn65hvd230，它具有低成本、低功耗的特点。(4)1-wire网络通过1一wire总线控制器和1-wire只读存储器ds2502-e48相连，给以太网控制器提供物理地址(mac地址)。(5)串口网络通过单片机内部集成的全双工串口，可以和串口设备相连。为了和外部的rs-232电平相匹配，外接收发器max560cai(也可以采纳max232、max

5、3233等)，它具有4个输入、5个输出。单片机的串口0用来和开发机相连，串口2作为dte，具有完整的流控制线，用来和串口设备相连。(6)电 源电路中各种器件的工作有33v、18v和5v等，采纳max832、max682和maxl792，分离提供33v、5v和1.8v电压。(7)监控电路选用max825t(门限电压3.08v)来监测主控制器的3.3v电源电压，当电压低于3.08v时，产生牢靠复位。(8)实时时钟给系统提供精确的时光，便于了解系统状态，比如猎取数据采集的时光等。(9)存储器单元ds80c400具有特地的低位地址线p7口和特地的工程序存储器片选信号(ceoce7)和数据存储器片选信号

6、(pceo"pce3)，可寻址16m的程序空间和4m的数据空间。选用am29f040b一70(flash，2片)作为程序存储器，hm6285 12lfp-7(sram，2片)作为数据存储器。将sram和flash分离接在面、面、面、面。内部64kb的r0m在系统启动时，对sfr举行初始化，从而sram、flash分离映射到表i所示的空间。ds80c400内部和各种控制器相关的存储区及rom的地址映射如表2。这些缓冲区在芯片内部，具有丰盛的拜访和操作命令，系统具有较高的集成度和吞吐量。2 程序设计办法ds80c400中集成了64kb的rom，具有工业标准的tcpip v4v6协议栈、占

7、先式的调度程序和网络引导程序、串口引导装载程序。网络引导程序和串口引导装载程序可以装载应用程序。在应用中通过外部引脚的配置，挑选内部rom的执行流程。系统启动时，rom对单片机的串口0举行初始化，mcu通过串口0和开发主机通信，向f1ash写入程序。网络引导程序利用内部的tcpip协议栈和任务调度程序，可以通过以太网举行应用程序下载，实现程序在线更新。应用程序用法java来开发，借助dallas公司提供的软件开发工具包tini sdk，大部分工作在开发主机上完成；可以用法免费的java sdk工具或集成开发环境，提高编程效率。tini sdk将ds80c400中的硬件部分虚拟为java的类，从

8、而将对实际硬件的操作，改变为对对象办法的调用，用法java不要求开发者深化了解系统的硬件构成。tini sdk提供了java程序的运行环境，在主机上开发java应用程序经过转换，即可在目标系统上运行。在运行环境的支持下，可以开发功能完美的嵌入式web服务器，从而实现设备运行状态的远程监测和控制。ds80c400中具有1kb的扩展堆栈空间，具有支持高级语言开发的物理基础。tini sdk正是在这个基础上，提供了java运行环境，从而可以开发多线程应用程序。以开发串口设备到以太网服务器的数据流传输程序为例，其中包含主线程和发送、接收线程。程序结构3和图4所示。3 结论该系统不仅可以拓展嵌入式设备的通信能力，将rs-232、can等轻量级网络和以太网相连，比照实现串口设备和以太网服务器的数据流传输，通过以太网服务器对串口设备举行监控；也可以取代原有控制设备，挺直来控制现场设备，可利用该系统实现网络、远程控制设备运行、远程数据采集等。系统还具有较大的扩展余地，可以按照应用需要举行扩展，如转变存储器的容量等。系统实现时，要按照详细需要挑选合适容量和存取时光的存储器，采纳合适的寻址模式；