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YASKAWA JARCR-MSR01 

近年來互聯(lián)技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢就是它被越來越多地用于低成本的場合，如手持設(shè)備、智能家電等。8位處理器已經(jīng)在很多場合替代昂貴的32位處理器實現(xiàn)互聯(lián)；而且這種策系統(tǒng)也有著自身的優(yōu)點，例如：低廉的價格、易于與各種傳感器和采集器接口、體積小巧，而且能很方便地擴(kuò)展各種協(xié)議如UART、I2C、SPI協(xié)議等與以太網(wǎng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制。 本系統(tǒng)中嵌入式Web服務(wù)器為客戶方局域網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)接口，同時具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的功能，實現(xiàn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)到客戶局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。克服了傳統(tǒng)方法中需要現(xiàn)場配置PC機的缺陷，而且更能克服環(huán)境條件的限制。

（1）硬件結(jié)構(gòu)

嵌入式Web服務(wù)器硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本系統(tǒng)選擇24LC256串行EEPROM作為數(shù)據(jù)存儲單元（網(wǎng)頁存儲單元）。24LC256是32K字節(jié)的串行EEPROM，通過I2C總線與SX52BD通信。可以存放采集數(shù)據(jù)或者網(wǎng)頁。如果需要存儲網(wǎng)頁，應(yīng)該預(yù)留網(wǎng)絡(luò)下載接口（可以通過I/O口線擴(kuò)展串行口，網(wǎng)頁內(nèi)容通過PC機串口下載）。NIC芯片可選擇RTL8019AS或者美國DAVICON公司的DM9008。RTL8019AS是臺灣REALTEK半導(dǎo)體器件公司生產(chǎn)的10BaseT全雙工以太網(wǎng)收發(fā)控制器。

這兩款控制器與NE2000完全兼容，只是管腳分布有些不同。數(shù)據(jù)采集部分可以根據(jù)需要自行選擇，具有相當(dāng)?shù)撵`活性。

（2）軟件實現(xiàn)

本系統(tǒng)中嵌入式Web服務(wù)器的軟件主要由芯片初始化設(shè)置、TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集及處理等模塊組成。在程序中加入基于TCP/IP協(xié)議的用戶自定義數(shù)據(jù)通信協(xié)議。這樣使客戶局域網(wǎng)中的PC機能夠與嵌入式Web服務(wù)器進(jìn)行自定義的通信，如：發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令、采集參數(shù)初始化命令等。利用SX52BD實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中，物理層功能由網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC芯片）來完成。

程序的初始化部分包含其驅(qū)動程序。網(wǎng)絡(luò)層部分加入了地址解析協(xié)議（ARP），實現(xiàn)IP地址到物理地址的映射。整個結(jié)構(gòu)如圖3所示。

協(xié)議棧的實現(xiàn)主要分為接收數(shù)據(jù)包的解釋以及發(fā)送數(shù)據(jù)包的打包。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)以幀的格式進(jìn)行傳輸，其幀格式如下：（字段沒有按比例畫出，數(shù)據(jù)單位為Octet） 如果幀類型字段值為0x0806，則為ARP包；如果為0x0800，則為IP數(shù)據(jù)包。接收幀時，根據(jù)不同的幀類型由不同的軟件模塊對它進(jìn)行處理。發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，也根據(jù)不同的幀類型由不同的程序進(jìn)行打包處理。基本方法和處理接收幀相同，只是把讀操作改為寫操作。幀的接收和發(fā)送都是基于物理層對NIC的操作，包括讀接收緩沖區(qū)、寫發(fā)送緩沖區(qū)。NIC采用8位工作方式，對其緩沖區(qū)的操作需要逐一讀寫每個8位組。讀接收緩沖區(qū)時對不同的字段進(jìn)行判斷、記錄處理。NIC操作具體內(nèi)容可以參考芯片資料，限于篇幅，不作詳細(xì)介紹。

由于在Internet中都使用約定俗成的TCP/IP協(xié)議，因此，基于IP的TCP和UDP協(xié)議起著非常重要的作用。由于SX52BD是一種嵌入式微控制器，內(nèi)存較小，不能用傳統(tǒng)的方法實現(xiàn)TCP和UCP。因此它們需要很大的緩沖區(qū)來構(gòu)造套接字（SOCKET），一邊進(jìn)行應(yīng)用層的處理。發(fā)送數(shù)據(jù)時也是這樣，邊處理實用數(shù)據(jù)邊填充發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方法極大地節(jié)約了內(nèi)存資源，而且有效地提高了應(yīng)用程序的處理速度。由于程序的主要功能是接收數(shù)據(jù)采集命令，真正傳送的數(shù)據(jù)量很小，不需巨大的緩存空間。

YASKAWA JARCR-MSR01

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