基于W3100A的IP荷重传感器设计

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.基于W31100AA的IPP荷重传传感器设设计工业生产中中，传统统测控系系统已逐逐渐由集集中式向向分散式式方向发发展。分分布在现现场的传传感器和和执行机机构的智智能越来来越强，它它们之间间也越来来越表面面出对通通信的迫迫切要求求。随着着Intternnet的的迅速发发展，TTCP/IP协协议正逐逐渐成为为一种世世界通用用的网络络通信协协议标准准。如果果让处于于现场的的传感器器实现TTCP/IP协协议，也也就是把把网络连连接功能能嵌入到到现场传传感器中中，使传

2、传统的传传感器真真正成为为一个独独立的网网络结点点，数据据采集、信信息传输输等都能能直接在在Inttrannet/Intternnet上上以Weeb方式式进行，既既统一了了标准，又又达到了了远程控控制和操操作的目目的11，基基于W331000A的嵌嵌入式IIP荷重重传感器器正是为为实现这这种目的的而设计计的。 1 IIP荷重重传感器器结构 嵌入式式IP荷荷重传感感器是在在智能传传感器的的基础上上发展起起来的，具具有Innterrnett功能的的新型传传感器。其其实质是是在传统统传感器器的基础础上实现现TCPP/IPP网络通通信协议议接口，将将传感器器作为网网络节点点直接与与计算机机网络通通信。

3、它它的组成成主要有有：敏感感单元、智智能处理理单元和和TCPP/IPP通信协协议接口口。 图图1为嵌嵌入式IIP荷重重传感器器的结构构框图。整整个传感感器的工工作原理理如下2：传统的的传感器器将被测测荷重信信号转换换为电信信号，先先通过AA/D转转换器转转换为数数字信号号，再经经过微处处理器的的数据处处理（滤滤波、校校准）将将结果传传送给网网络；与与网络的的数据交交换由基基于TCCP/IIP协议议的网络络接口模模块完成成。嵌入入式IPP荷重传传感器的的内部存存储器存存储传感感器的物物理特征征，如偏偏移、灵灵敏度、校校准参数数等；微微处理器器实现数数据的处处理及输输出校准准；TCCP/IIP协议

4、议实现传传感器的的网络连连接。与与传统的的传感器器相比，基基于W331000A的嵌嵌入式IIP传感感器具有有可靠、便便宜、扩扩展性好好的优点点，而且且可以在在内部直直接对原原始数据据加工、处处理，并并通过IIntrraneet/IInteerneet与外外界进行行数据交交换，因因而它具具有微型型化、网网络化和和智能化化的特点点。由于于传感器器可与IIntrraneet/IInteerneet互连连，因而而实现了了资源共共享。 2 TCPP/IPP协议栈栈的几种种实现方方案 IIP传感感器的实实现的关关键在于于网络化化接口的的设计，而而网络化化接口实实现的关关键TCCP/IIP通信信协议的的实现

5、。目目前，实实现的方方法有下下面两种种： （11）基于于软件来来实现TTCP/IP协协议堆栈栈。通过过将TCCP/IIP协议议栈移植植到系统统中，然然后调用用相关的的APII函数实实现网络络通信。或或者不采采用移植植的方法法，参照照标准的的TCPP/IPP协议精精简相应应的协议议层，编编写相关关的APPI函数数完成简简易的TTCP/IP通通信。但但是这种种方法需需要有操操作系统统、高性性能MCCU及大大容量存存储器的的支持。 （2）直直接采用用TCPP/IPP协议栈栈芯片。这这种方案案的主要要优点在在于，应应用系统统的设计计不必考考虑任何何网络协协议，只只需要解解决并执执行网络络芯片传传送过来

6、来的指令令和数据据就可以以实现与与Intternnet网网络连接接，实现现数据对对网络的的传送，且且不需要要操作系系统的支支持。本本文基于于W31100AA芯片的的嵌入式式IP何何重传感感器就是是采用这这种方法法实现的的。 33 传感感器系统统硬件设设计 33.1 W31100AA芯片简简介 WW31000A是是韩国WWiznnet公公司生产产的一种种TCPP/IPP协议栈栈芯片，其其中包含含的协议议层有TTCP/（传输输控制协协议）、IIP（网网际协议议）、UUDP（用用户数据据报协议议）、IICMPP（因特特网控制制报文协协议）和和协议的的DLCC（数据据链路控控制），以以及MAAC协议议

7、。该芯芯片提供供2个接接口给上上层应用用层-MCUU接口和和I2CC接口，11个MIII（MMediia IIndeepenndennt IInteerfaace）接接口给底底层物理理层。芯芯片支持持全双工工4M5Mbb/s的的数据通通信；内内部带有有双口RRAM的的数据缓缓冲器，664引脚脚LQFFP封装装，内部部结构如如图2所所示。 芯片内部提提供5112B的的控制寄寄存器存存储空间间和166KB的的数据存存储缓冲冲器。其其中8KKB传输输数据缓缓冲器供供MCUU传输数数据用，MMCU只只能写而而不能读读；8KKB接收收数据缓缓冲器供供MCUU接收数数据用，MMCU只只能读而而不能写写。芯

8、片片提供寄寄存器供供MCUU访问，具具体的寄寄存器分分类如下下：控制制寄存器器（命令令、状态态及中断断）；系系统寄存存器（网网关地址址、子网网掩码、IIP地址址等）；用于数数据收、发发的指针针寄存器器；通道道操作的的通道寄寄存器。各各寄存器器功能和和地址参参阅文献献3。3.2 硬硬件接口口及其数数据传输输 W331000A提供供了并口口和串口口两种方方式实现现与MCCU的通通信44。图图3为基基于I22C的串串口连接接是方式式。其中中MCUU为传感感器中的的处理器器，以太太网物理理层设备备选用RRTL882011芯片，WW31000A提提供MIII接口口与RTTL82201相相连，其其中引脚脚

9、RX_CLKK、RXXDV、RRXD3：00以及及COLL用于数数据的接接收，而而TX_CLKK、TXXE、TTXD3：00用于于数据的的发送。MMCU中中提供模模拟的II2C接接口与WW31000A通通信。II2C是是串行通通信总线线方式，由由数据线线SDAA和时钟钟线SCCL配合合完成通通信。 TCPP连接分分主动连连接（TTCP客客户机模模式）和和被动连连接（TTCP服服务器模模式）。本本文主要要用到TTCP被被动连接接方式，具具体过程程如图44所示。首首先，要要完成芯芯片的TTCP/IP初初始化，初初始化主主要是对对必要的的寄存器器进行相相应的设设置，这这些寄存存器包括括GARR、SM

10、MR、SSHARR以及SSIPSS等。 上述寄存器器被设置置后通过过执行控控制寄存存器C00_CRR的0位位Syss_innit激激活芯片片。其次次，设置置相应通通道，如如0通道道的协议议选择寄寄存器CC0_SSOPCC为0XX01，选选择TCCP协议议。执行行通道00控制寄寄存器CC0_CCR中的的Socckett_Innit，同同时将CC0_TTW_PPR、CC0_TTR_PPR及CC0_TTA_PPR置成成同一值值。然后后执行CC0_CCR的CConnnectt和Liisteen命令令位，TTCP连连接建立立。 TTCP数数据传送送和接收收要在连连接建立立后才能能进行，通通过设置置RMS

11、SR和TTMSRR来规定定数据缓缓冲器空空间大小小。TCCP数据据传送过过程是通通过使用用C0_TW_PR、CC0_TTA_PPR来进进行的，它它们的初初始值相相同。然然后MCCU根据据要传送送数据的的多少增增加C00_TWW_PRR的值。最最后，CC0_TTW_PPR、CC0_TTA_PPR两者者之差为为空闲数数据缓冲冲器空间间大小，执执行传送送命令，同同时增加加C0_TA_PR的的值，数数据传送送完毕后后它们的的值又相相同。 4 传传感器系系统软件件设计 IP荷荷重传感感器的工工作流程程是：首首先采集集荷重信信号，其其次将信信号进行行A/DD转换后后将结果果存储在在EEPPROMM中，并并

12、可将信信号和处处理结果果嵌入到到存储在在EEPPROMM中的事事先定制制好的网网页中供供客户机机通过IInteerneet访问问，同时时在本机机LCDD上显示示荷重信信号的数数据。WW31000A的的工作方方式类似似于Wiindoows的的Socckett APPI，因因此程序序是在CCygnnal公公司的集集成开发发环境下下，把仪仪器作为为服务器器，基于于Socckett APPI用CC语言编编写的。对对C80051FF0211而言，由由于是用用W31100AA来完成成TCPP协议，其其程序简简单了许许多。通通信主程程序流程程如图55所示。 网络配置文文件预先先存储在在EEPPROMM中，对

13、对于仪器器的本地地IP地地址设置置为一个个静态IIP地址址，如果果没有一一个静态态IP地地址也可可以采用用动态主主机配置置协议（DDHCPP）来动动态获取取一个IIP地址址。 55 应用用实例 红矾钠钠是一种种重要的的无机化化工原料料。在红红矾钠的的生产中中，配料料是一个个十分重重要的工工序。由由于配料料现场的的环境恶恶劣，带带毒粉尘尘多，噪噪声大，严严重影响响工人的的身体健健康55。传传统的计计算机配配料系统统由于其其传感器器远传能能力有限限，对配配料系统统的远距距离监控控往往力力不从心心，因此此，开发发具有WWeb功功能的IIP传感感器十分分必要。基基于IPP传感器器的红矾矾钠配料料系统组

14、组成框图图如图66所示。系统中，WWeb的的工作基基于C/S模型型，传感感器由WWeb浏浏览器和和Webb服务器器构成，两两者之间间采用HHTTPP协议进进行通信信，因此此在传感感器的上上层协议议应该采采用HTTTP协协议。同同时要实实现浏览览器与嵌嵌入式WWeb传传感器交交互，除除了要解解决上述述TCPP/IPP通信协协议接口口外，在在传感器器中应提提供一个个EEPPROMM存储相相应的网网页文件件。交互互时，HHTTPP通过统统一资源源定位器器URLL（Unnifoorm Ressourrce Loccatoor）确确定传感感器应该该为浏览览器提供供哪些资资源。为为了节省省空间，通通过一种种灵活的的Hussh算法法实现。EEEPRROM的的每一个个文件都都有一个个不同的的Hussh值与与之相对对应，存存取时可可以很快快计算出出文件的的地址。此此外，它它可以根根据网页页中嵌入入的特殊殊标志实实现动态态网页，即即显示实实时采集集的数据据并进行行控制操操作。 结语 基于TTCP/IP的的嵌入式式IP荷荷重传感感器是在在计算器器技术、信信号处理理、网络络控制等等技术的的基础上上发展起起来