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嵌入式工业以太网控制方案的研究

2013-05-27 10:55
小伊琳
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  方案采用基于RISC结构的单片机,带有片上Flash程序存储器,具有在系统编程、调试功能。由于采用CPU并行流水线方式及单时钟周期指令,在100MHz晶振驱动下指令执行速度可达100MI/s,所有I/O管脚可以通过编程灵活配置。基于以上特点,可实现虚拟外设(Virtual Peripheral)功能:CPU通过执行虚拟软件模块直接驱动普通I/O口实现硬件外设功能(如UART、I2C、SPI、CallerID、FSK等)。最特别的是,利用该特点可以实现流行的Internet协议栈,如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP、PPP。

  节点模块的实现采用多任务方式,单片机在进行数据采集或完成I/O控制任务的同时,还可完成Internet协议处理。在应用层,可以选择HTTP、SMTP、POP3中的任意一种作为单片机系统与Internet远程管理终端之间的通讯协议;或者自己开发基于TCP,UDP协议的其他程序作为应用层软件。使用以太网控制芯片,可将数据包发到以太网上,通过以太网接入Internet,实现真正的嵌入式TCP/IP设备。

  RJ45为此系统与局域网的接口。数据的流向为:请求信息从局域网中来,通过RJ45送到网卡控制芯片,处理后05的数据包送入单片机协议栈,由协议栈对数据包进行解析,得到原始请求信息。请求信息再经过单片机的处理,产生回复信息。回复信息到局域网的过程与上面正好相反。

  接口控制模块的特点:

  1.不依赖PC机或高档单片机,真正实现8b单片机系统直接接入Internet,整个系统完全自给自足。

  2.使用外围器件少,系统成本低。

  3.支持IP、TCP、UDP、ICMP、HTTP、SMTP协议。

  4.系统提供10/100Base-T网络接口,直接支持EthernetIEEE802.3协议。

  5.通过系统内置的RS232串行接口、支持Web页面下载功能,可以实时、动态显示并控制监控点数据。

  (三)以太网通信协议开发

  以太网是按照局域网的要求设计的。以太网标准(IEEE802.3)定义了OSI参考模型的物理层和数据链路层。在物理层定义了电缆类型、连接器和信号电平;数据链路层定义了帧格式、差错控制方式、信道分配方法等。但以太网不能完成OSI模型第3层以上的功能,从这个意义上来说,他不属于完整的网络协议。如何在现有协议基础上实现OSI模型的网络层、传输层以及应用层,才是解决问题的关键所在。

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