基于DS80C410串口至以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹了一種基于高性能51內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)微控制器的串口至以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方案，采用網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)DS80C410，利用集成的MAC通過以太網(wǎng)收發(fā)器與以太網(wǎng)相連，借助TINI SDK軟件開發(fā)包通過Java編程實(shí)現(xiàn)串口和以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)通訊。串口至以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換器使得帶有RS232/422/485通訊接口的設(shè)備和以太網(wǎng)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)流傳輸，通過以太網(wǎng)服務(wù)器對(duì)串口設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：串口；以太網(wǎng)；DS80C410；LXT972ALC；Java

1 引言

互聯(lián)網(wǎng)硬件和軟件的迅猛發(fā)展，使得各種電氣設(shè)備、儀器儀表以及生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備逐漸走向網(wǎng)絡(luò)化。計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)不斷發(fā)展與融合是一個(gè)必然的趨勢(shì)。目前以太網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，成為互聯(lián)網(wǎng)鏈接不可缺少的部分，另外以太網(wǎng)一般都基于TCP/IP協(xié)議，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有一種互聯(lián)通訊協(xié)議，滿足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的要求，而且易于和Internet實(shí)現(xiàn)無縫連接?，F(xiàn)今大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過串口與外界通訊，甚至串口是它們與外界通訊的唯一通道，串口設(shè)備的廣泛使用以及對(duì)設(shè)備上網(wǎng)能力的不斷需求，使得如何實(shí)現(xiàn)串口到以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換顯得尤為重要。DS80C410利用集成的MAC通過物理層器件與以太網(wǎng)相連，借助TINI SDK軟件開發(fā)包可以輕松實(shí)現(xiàn)串口至以太網(wǎng)的接口轉(zhuǎn)換。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 DS80C410簡介

DS80C410是與8051兼容的高度集成的網(wǎng)絡(luò)微控制器。它內(nèi)置一個(gè)10/100bps的以太網(wǎng)MAC，3個(gè)串行端口，1個(gè)CAN2.0B控制器，一個(gè)1-Wire控制器和64個(gè)I/O口，具有64K字節(jié)內(nèi)部SRAM，用于存儲(chǔ)用戶應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)堆棧。為了便于訪問網(wǎng)絡(luò)，在ROM中提供了一個(gè)完整的、可被應(yīng)用訪問的TCP / IP 協(xié)議棧, 支持IPv4 和IPv6, 可執(zhí)行UDP, TCP, DHCP, ICMP和IGMP,協(xié)議棧支持32個(gè)TCP連接而且可以通過以太網(wǎng)MAC以5Mbps的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。最高達(dá)75MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率使最短指令周期僅有54ns。為了加快微控制器和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸, ROM包含固件用DHCP連接TFTP來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)。

DS80C410內(nèi)部集成了10/1000Mbps的以太網(wǎng)控制器（MAC），它支持使用以太網(wǎng)/IEEE802.3協(xié)議的物理設(shè)備。它通過一個(gè)介質(zhì)無關(guān)接口(MII)提供了接收、發(fā)送和流控制機(jī)制。MII包含了一個(gè)串行管理總線，它可以用來設(shè)置外部物理設(shè)備。MII可以設(shè)置為半雙工和全雙工模式，速率可以是10Mbps和100Mbps，也可以設(shè)置成支持1OMbps的ENDEC操作模式。以太網(wǎng)控制模塊如圖1所示：

緩沖控制單元（BCU）:是所有DS80C410以太網(wǎng)操作的中央控制器，通過一系列特殊功能寄存器控制CPU與以太網(wǎng)控制模塊的讀/寫操作。

命令/狀態(tài)寄存器（CSR）：旨在控制與檢測(cè)以太網(wǎng)操作過程。