用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)串口-以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器
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將嵌入式系統(tǒng)與Internet相連的主要困難在于：Internet上面的各種通信協(xié)議對(duì)于存儲(chǔ)器、運(yùn)算速度等的要求比較高，而嵌入式系統(tǒng)中除部分32位處理器以外，大量存在的是8位和16位MCU，支持TCP/IP等Internet協(xié)議將占用大量系統(tǒng)資源，從而影響本來(lái)的功能或根本不可能實(shí)現(xiàn)。
本文根據(jù)所做項(xiàng)目需要,用8031單片機(jī)和RTL8019AS網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)了RS485串口設(shè)備數(shù)據(jù)文件通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端計(jì)算機(jī)的功能。
1 串行通訊
串行通訊在通訊領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口已成為計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外設(shè)、交換機(jī)和許多通訊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口。在我國(guó)工業(yè)總線的應(yīng)用中，RS-485、RS-422使用最為普遍。
在串行接口連接中，按連接方式可分為面向連接和無(wú)連接。無(wú)連接原理比較簡(jiǎn)單，通訊雙方無(wú)握手過(guò)程。一方如有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則立即通過(guò)串行接口發(fā)送出去，另一方被動(dòng)接受。該方式能夠達(dá)到較高的通訊速率，但不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，只用于一些?duì)數(shù)據(jù)可靠性要求不高的場(chǎng)合，如語(yǔ)音、圖像等。而面向通訊過(guò)程則不同，在甲方有數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，則向乙方發(fā)送“請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)”命令。乙方收到后，如準(zhǔn)備就緒，則回送確認(rèn)信息。甲方得到乙方的確認(rèn)后方可發(fā)送數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下，乙方要對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確發(fā)送“通訊終止”命令，否則可發(fā)送“重發(fā)”命令。面向連接的串行通訊過(guò)程實(shí)踐起來(lái)通常要復(fù)雜得多，通常用于數(shù)據(jù)文件的傳輸。
2 以太網(wǎng)的物理傳輸幀
標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)有七部分組成，如表1所示。其中除了數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度不固定外，其他的長(zhǎng)度都是固定不變的。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，幀頭、起始位和校驗(yàn)位都是網(wǎng)卡自動(dòng)添加的；在接收數(shù)據(jù)時(shí)，幀頭和起始位將被網(wǎng)卡自動(dòng)跳過(guò)，即網(wǎng)卡一旦檢測(cè)到有效幀頭和幀起始位,就認(rèn)為有效數(shù)據(jù)開(kāi)始,并將有效數(shù)據(jù)存入接收緩沖環(huán)。
3 以太網(wǎng)卡
RTL8019AS網(wǎng)卡是8/16位ISA總線的網(wǎng)卡，遵循的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議為IEEE802.3。按功能可將其劃分為接收功能模塊、CRC產(chǎn)生模塊、發(fā)送功能模塊、地址識(shí)別模塊、FIFO控制模塊、協(xié)議邏輯陣列模塊以及DMA和緩沖控制模塊等部分。對(duì)網(wǎng)卡進(jìn)行編程就可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)任意站點(diǎn)之間的通信而不需要網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持。
熟悉網(wǎng)卡接口電路是實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)卡編程的首要條件。網(wǎng)卡接口電路可分為兩部分，一是與計(jì)算機(jī)ISA總線相連，包括數(shù)據(jù)總線讀寫(xiě)、地址總線驅(qū)動(dòng)、中斷控制信號(hào)的產(chǎn)生、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)信號(hào)以及I/O端口讀寫(xiě)信號(hào)的引入等；二是對(duì)網(wǎng)卡內(nèi)部的操作，包括對(duì)緩沖RAM的讀寫(xiě)、對(duì)RTL8019AS的控制、讀站地址PROM以及讀自舉ROM等。ISA總線共有98個(gè)信號(hào)，但通過(guò)對(duì)網(wǎng)卡工作原理的分析，我們可以將接口信號(hào)線減至最少。表2是驅(qū)動(dòng)RTL8019AS網(wǎng)卡所需的最少的信號(hào)線。
4 硬件框圖
系統(tǒng)采用8031作為CPU主芯片，使用32K字節(jié)的外部存儲(chǔ)器62256來(lái)存放以太網(wǎng)包（最大可以有1500字節(jié)）和串行數(shù)據(jù)， 8K字節(jié)的2764存放程序，用75176與485總線通訊。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與地址總線分別與網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)與地址總線相連。硬件框圖如圖1所示。
5 軟件設(shè)計(jì)
對(duì)網(wǎng)卡的編程就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口控制器（NIC）RTL8019AS中各種寄存器進(jìn)行編程控制，從而完成數(shù)據(jù)分組的正確發(fā)送和接收。所有程序采用Franclin C51語(yǔ)言編制，具有可讀性強(qiáng)，移植性好，開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)。即使在代碼的使用效率上，也完全可以和匯編語(yǔ)言相比。
5.1 主程序
主程序可分為網(wǎng)絡(luò)通訊和串行通訊兩部分。網(wǎng)絡(luò)通訊過(guò)程又可分為網(wǎng)卡初始化、發(fā)送控制和接收控制等三部分。主程序框圖如圖2所示。
評(píng)論