系统总体设计方案

系统总体设计方案本系统为虚功率源的局部硬件电路和局部软件， 包括基于分级构造的人机界面、功能键盘输入、仪器对外接口和对仪器内部主处理器的接口。 系统框图如图1所示。仪器内 预留主处理部器通信接口总线键盘

MCUC8051F020

RS232C接口芯片MAX232USB接口芯片CH372

PC机CH372应用程序接口(API)CH372驱动程序CH451LCD模块

栈芯片W3100A

片RTL8201

以太网(Ethernet)图1以太网接口以太网接口局部承受 W3100A实现传输层、网络层、数据链路层的功能，承受RTL8201BL实现物理层的功能。2.1W3100AW3100是WIZnet公司特地为以太网互联和嵌入式设备推出的硬件 TCP/IP协议栈芯片，其硬件 TCP/IP协议栈包含了 TCP、UDP、IP、ARP和ICMP协议。在软件源代码当中有W3100A的SocketAPI更加便利。利用这些函数进展设计时，应首先初始化W3100A的网络设置，即调用相应的API函数设置默认网关、子网掩码、本机物理地址和IP地址，然后建立Socket连接以实现通讯。RTL8201BLRTL8201BL是一个单端口的物理层收发器，它实现了全部的10/100M以太网物理层功能，包括物理层编码子层〔 PCS〕，物理层介质连接设备〔PMA〕，双绞线物理媒介相关子层〔 〔AU以太网接口调试方法使用Ethereal 协议分析系统进展以太网接口的调试是行之有效的方法。Ethereal 是目前最好的开放源码的网络协议分析器， Ethereal 可以捕获网络数据包，通过分析网络数据包的内容可以知道以太网接口的各层是否工作正常。自动获得IP地址自动获得IP地址基于DHCP协议，由于W3100供给的TCP/IP协议栈并未包含应用层，所以需要研发人员依据 DHCP协议自行编写代码来实现自动获得 地址的功能。为实现自动获得 IP地址，局域网内必需存在 DHCP效劳器。DHCP客户端通过和 DHCP效劳器的交互通讯以获得 IP地址租约。DHCP协议通讯使用端口UDP67〔效劳器端〕和 UDP68〔客户端〕进展通讯，为了从 DHCP效劳器获得一个IP地址，在标准状况下DHCP客户端和DHCP效劳器之间会进展四次通讯，所使用的数据包分别为 ，。DHCP工作流程如图 2所示。图2DHCP封包格式如图 3所示。图3编写程序时DHCP封包必需严格依据图 4所示的格式，否则DHCP效劳器不能识别出DHCP封包，不会应答 DHCPOFFER有关DHCP协议的具体内容可以参考相关RFC文件：RFC-95RFC-1541USB接口3.1CH372

7USB接口承受CH372芯片，CH372是一个USB总线的通用设备接口芯片，兼容USB2.0协议。在计算机端，CH372的配套软件供给了简洁易用的操作接口，通用Windows驱动程序供给设备级接口，通过DLL供给API应用层接口，与本地端的单片机通讯就如同读写文件；CH372内置了USB通讯中的底层协议，本地端单片机只需负责数据交换，所以单片机程序设计很简洁。液晶显示模块液晶模块承受C240128型液晶显示模块，此款液晶模块承受8133掌握器，此款液晶模块还内置了简体中文字库。功能键盘设计由于要对键盘功能及数量进展定制， 所以承受行列式扫描键盘，键盘掌握芯片承受CH451。在使用CH451之前要先对其功能进展初始化，使能键盘扫描，命令代码请参考软件源代码。软件设计软件总体设计系统软件初始化 LXI接口 USB接口人机界面协议MCU

USB键接盘LCDLXI口控模接

键USBUSB动 盘各键DHCP接设态LCD控界盘栈 制

协口备链

接制面中初芯芯 块口

API 芯 断始片片芯化初初片始始初

初初 始始 化化

议固驱接口片显服模件动库函接示务块程程文数口函函始化化化

序序件

函数数数图4系统软件包括初始化， LXI接口，USB接口和人机界面四个主要模块，系统软件模块框图如图 4所示。软件构造系统程序流程如图 5所示，程序启动后首先对单片机和各器件初始化， 然后设置全局变量来存储一些系统和人机界面的状态信息，接着调用显示主界面函数，最终进入主循环，在主循环中各任务以肯定挨次串行执行。由于 DHCP模块占用资源较多，处理时间较长，不适合放在中断效劳函数中， 所以放在主循环中依据肯定条件执行。同时，为了保证对键盘操作响应的实时性， 键盘中断效劳函数中包含了对按键全部功能的处理， 假设用户期望中断效劳函数尽量简短， 也可以把按键的功能模块放在主循环中执行。 另外，用户可以在主循环中添加自己定义的模块。初始化设置全局变量显示主界面初始化

键盘中断效劳函数

否自动获得IP?是DHCP模块用户添加的其它模块图5对单片机和各器件初始化的挨次具有较严格的要求： 应首先制止看门狗定时器，并初始化系统时钟，在此之后才可以调用延时函数实现较准确的延时； 在对外部器件操作之前应领先初始化 I/O端口；由于LXI接口初始化和 Socket初始化的过程中会触发单片机中断， 所以在此之前必需先配置中断系统， 否则不能完成LXI接口初始化和 Socket初始化。所以，假设用户需要修改初始化局部的代码，建议用户严格依据上述挨次执行。MCU初始化单片机的初始化包括制止看门狗定时器，设置中断，系统时钟初始化， I/O端口初始化，串口初始化。协议栈芯片初始化系统上电后要对 W3100进展初始化，可以调用 SocketAPI 函数中的initW3100A函数来初始化W3100。USB接口芯片初始化CH372的初始化包括执行硬件复位， 并设置CH372的工作模式为内置固件模式。相关函数可以参考。键盘掌握芯片初始化CH451初始化包括使能键盘扫描功能，制止显示驱动功能，制止看门狗。相关函数可以参考。LCD模块初始化在使用LCD模块之前，先要对其进展一次复位操作， 平。相关函数可以参考。LXI 接口LXI接口包括初始化，SocketAPI 函数，DHCP协议模块。初始化在使用LXI接口进展通信之前，先要进展初始化，包括设置 IP地址，子网掩码，网关和物理地址，并初始化 Socket链接，为实现自动猎取 IP地址，先设置为UDP。SocketAPI 函数使用W3100A的SocketAPI 函数可以使网络通讯的软件设计更加便利，与WindowsSocket编程格外类似。DHCP协议模块由于W3100供给的TCP/IP协议栈并未包含应用层，所以需要研发人员依据DHCP协议自行编写代