基于W5100的遠(yuǎn)程控制器設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種基于硬件TCP／IP協(xié)議棧芯片W5100的嵌入式以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制器，給出了其詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)核測(cè)量以及粒子加速器控制領(lǐng)域的RS 232／RS 485串行接口設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。采用該控制器可靈活、穩(wěn)定、可靠地構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，而且可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。
關(guān)鍵詞：W5100；TCP／IP硬件協(xié)議棧；串行接口

0 引言
在核測(cè)量以及粒子加速器控制領(lǐng)域，經(jīng)常用到的都是帶有標(biāo)準(zhǔn)RS 232／RS 485串行接口的設(shè)備。比如在國家大科學(xué)工程——蘭州重離子加速器冷卻存儲(chǔ)環(huán)(HIRFL-CSR)的真空控制系統(tǒng)中，沿著束流管道排滿了各種真空支持設(shè)備，有粒子泵電源、分子泵、鈦升華泵、閥門、真空計(jì)等，這些設(shè)備一般帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS 232／RS．485串行接口，以便于同計(jì)算機(jī)接口通信來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并且能在環(huán)境輻射、無人監(jiān)護(hù)的情況下長(zhǎng)期工作。為了使這些設(shè)備能夠在統(tǒng)一的管理下正常工作，傳統(tǒng)的方法是在工作現(xiàn)場(chǎng)安置工控機(jī)，通過外加PCI形式的多串口卡，并通過工控機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)TCP／IP組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備的統(tǒng)一管理。但是這種方法不僅成本太高，而且維護(hù)工作量也很大。為此設(shè)計(jì)了一種
基于硬件TCP／IP協(xié)議棧芯片W5100的通用型遠(yuǎn)程控制器，可以簡(jiǎn)單、快捷、低成本地完成遠(yuǎn)程測(cè)控任務(wù)。

1 總體設(shè)計(jì)
作為一個(gè)大型的測(cè)控系統(tǒng)，通常由多個(gè)子系統(tǒng)來構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的遠(yuǎn)程設(shè)備管理，應(yīng)該采用分布式控制系統(tǒng)來設(shè)計(jì)，使用戶通過TCP／IP協(xié)議集中遠(yuǎn)程訪問和控制各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)分散的運(yùn)行設(shè)備。因此，設(shè)計(jì)了一種基于W5100的TCP／IP遠(yuǎn)程控制器，它能夠完成TCP／IP協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)RS 485總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，同時(shí)利用嵌入式MCU自身硬件資源可本地控制一路標(biāo)準(zhǔn)的RS 232接口設(shè)備，而且可以通過溫度傳感器對(duì)工作環(huán)境溫度實(shí)施監(jiān)測(cè)?？刂葡到y(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。在控制中心放置一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為子系統(tǒng)的控制終端，通過交換機(jī)與每一個(gè)W5100網(wǎng)絡(luò)控制器相連接。W5100網(wǎng)絡(luò)控制器都設(shè)置有惟一的IP地址，不僅可以連接一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的RS 232串行接口設(shè)備，同時(shí)也可以完成現(xiàn)場(chǎng)RS 485串行接口總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。