基于Web的嵌入式DSP測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

引言

Web技術(shù)被稱為1990年至今最引人注目的應(yīng)用，沒有什么技術(shù)或工具像它那樣被廣泛應(yīng)用近年來，Web技術(shù)正在逐漸向工業(yè)控制和嵌入式電子系統(tǒng)領(lǐng)域滲透，越來越多的嵌入式控制設(shè)備都具有了以太網(wǎng)接入功能，為客戶提供了一種方便、快速、通用性強(qiáng)、成本相對低廉的現(xiàn)場通信方式。

DSP微處理器自問世以來，因其豐富的硬件資源、改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、高速數(shù)據(jù)處理能力和強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，已被應(yīng)用到人們?nèi)粘W(xué)習(xí)、生產(chǎn)、生活、工作的各個(gè)方面。

本文介紹了一個(gè)帶有嵌入式Web服務(wù)器的小型TCPIP協(xié)議棧，以TMS320F206為Web-Server，通過Web瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)測傳感器采集的溫度、壓力值和電位器的輸入值，以及遠(yuǎn)程控制步進(jìn)電機(jī)。

1、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括RTL8019AS電路部分和數(shù)據(jù)采集電路部分。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

1.1 RTL8019AS硬件電路

RTL8019AS是臺灣REALTEK公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，其主要特性為：支持IEEE802.3；支持8位或16位數(shù)據(jù)總線；內(nèi)置16KB 的SRAM，用于收發(fā)緩沖；全雙工，收發(fā)同時(shí)達(dá)到10Mbps；支持10Base5，10Base2，10BaseT，能自動(dòng)檢測所連接的介質(zhì)。RTL8019AS與主機(jī)有3種接口模式，即跳線模式，PnP模式和RT模式。

系統(tǒng)使用跳線接口模式，RTL8019AS的SMEMR和SMEMW引腳接高電平，屏蔽了遠(yuǎn)程自舉加載功能。由于DSP系統(tǒng)無DMA控制器，因此將RTL8019AS的AEN引腳接地。數(shù)據(jù)總線RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平，選擇16位數(shù)據(jù)總線方式。TMS320F206的IO口讀速度很快，因此將RTL8019AS 的IOCHRDY 信號與TMS320F206的外設(shè)準(zhǔn)備好信號READY相連。

TMS320F206的IO口控制信號IS，STRB，INFO等信號經(jīng)過GAL16V8B譯碼后與RTL8019AS的讀／寫控制IOR，IOW及INFO等連接。步進(jìn)電機(jī)通過TMS320F206的IO口進(jìn)行控制。20F001N是雙絞線驅(qū)動(dòng)／接收器，內(nèi)部有2個(gè)傳輸變壓器，實(shí)現(xiàn)RTL8019AS與RJ45的連接。

1.2 數(shù)據(jù)采集電路部分

系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入包括溫度傳感器采集的溫度值、應(yīng)變片采集的壓力值和電位器的輸入值，前者由單總線數(shù)字溫度傳感器芯片DS18B20實(shí)現(xiàn)，后二者經(jīng)過12并行模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD1674轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)。

DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的增強(qiáng)型單總線數(shù)字溫度傳感器。其主要性能特點(diǎn)包括：采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其他I／0口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其他變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號位）；測溫范圍為-55℃～+125℃，測量分辨率為0.0625℃；內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM；用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限；內(nèi)含寄生電源。

AD1674是美國AD公司推出的一種完整的12并行模／數(shù)轉(zhuǎn)換單片集成電路2該芯片內(nèi)部自帶采樣保持器（SHA），10V基準(zhǔn)電壓源，時(shí)鐘源以及可以和微處理總線相接的暫存／三態(tài)輸出緩沖器。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將程序中的IP地址設(shè)置為與所在局域網(wǎng)同一范圍，例如局域網(wǎng)的IP地址為196.618.2.X，則可將程序中的IP地址設(shè)置為196.168.2.10，并保證此IP地址不與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沖突。用網(wǎng)線將系統(tǒng)板接入局域網(wǎng)。在局域網(wǎng)內(nèi)任意一臺計(jì)算機(jī)打開IE，在地址欄內(nèi)訪問HTTP192.168.2.10，均可看到如圖2所示的網(wǎng)頁內(nèi)容。

圖2 瀏覽器頁面效果

2、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要包括RTL8019AS驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，建立與管理TCP連接，以及利用HTTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)WebServer。

2.1 RTL8019AS驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

RTL8019AS驅(qū)動(dòng)程序主要包括初始化部分、數(shù)據(jù)包接收部分和數(shù)據(jù)包發(fā)送部分。

初始化部分要進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位、初始化配置寄存器、初始化接收和發(fā)送緩沖區(qū)、設(shè)置以太網(wǎng)接口的物理地址以及初始化中斷等。

對接收到的數(shù)據(jù)，RTL8019通過MAC和CRC校驗(yàn)后，由FIFO保存到接收緩沖區(qū)，接收滿一幀后，以中斷或寄存器標(biāo)志方式通知主處理器。FIFO邏輯對收／發(fā)數(shù)據(jù)做16字節(jié)的緩沖，以降低對本地DMA請求的頻率。

向以太網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，RTL8019會首先將一幀數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程DMA通道送到發(fā)送緩沖區(qū)，然后發(fā)出傳送命令。RTL8019發(fā)送完上幀數(shù)據(jù)后，再開始發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)。