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          基于SmartFusion2的溫度采集系統(tǒng)簡單應用設計

          作者: 時間:2014-04-15 來源:網(wǎng)絡 收藏

           

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/236575.htm

          當多路串口中任何一路,任何時候到來數(shù)據(jù)的時候,UART 控制器都能感知這次串行數(shù)據(jù),并開通相應的信道,將某一路的串口數(shù)據(jù)送到RAM 控制器。然后RAM 控制器將該信道的串行數(shù)據(jù)寫入RAM 中。這樣就可以完成對多路串口數(shù)據(jù)的采集工作。

          在該方案中,需要在 片上的FPGA 內(nèi)設計一個UART控制器作為查詢機制中的主機,各個終端串口作為從機,提供串口數(shù)據(jù)。主機會定時的在SEL總線上發(fā)出從機的片選信號,用于選通從機設備。當從機被選中之后,從機自己會做出判斷,如果該從機有數(shù)據(jù)需要發(fā)送,則該從機立刻將串行的數(shù)據(jù)發(fā)出。如果從機沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送,則從機對該選擇信號SEL不做任何反應,定時時間到,主機會自動的去選通下一路從機,從機工作原理與之類似。這樣的做法同樣可以完成對多路串口數(shù)據(jù)的采集工作。

          2 系統(tǒng)軟件設計

          本設計采用FreeRTOS操作系統(tǒng),通過創(chuàng)建Web-

          Server進程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。在初始化完成后,執(zhí)行WebServer進程,WebServer進程發(fā)送網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)、更新網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)、得到采集的數(shù)據(jù)。而關于以太網(wǎng)的協(xié)議則使用LwIP協(xié)議棧實現(xiàn)。對于硬件層則使用Cor-

          tex-M3內(nèi)部的MAC和外部的PHY進行傳輸。實現(xiàn)物理層的傳輸[7].因此本設計的思路是發(fā)送接收數(shù)據(jù)給網(wǎng)頁和接收發(fā)送APB3上對應的地址的數(shù)據(jù)。將UART的數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)頁HTTP數(shù)據(jù)格式互換。

          軟件設計框圖如圖5 所示,WebServer 進程和網(wǎng)頁進行通信,通信的協(xié)議采用LwIP 協(xié)議,對于LwIP 協(xié)議使用其中的IPv4應用層,使用TCP/IP 傳輸,DHCP 動態(tài)獲取IP,數(shù)據(jù)鏈路層使用內(nèi)部的MAC,采用100 Mb/s的MII接口和PHY通信,PHY在物理層上和PC機通信[8].

           

           

          采用自動連接的方式與以太網(wǎng)相連,對于HTTP數(shù)據(jù)采用監(jiān)聽的方式,有HTTP 數(shù)據(jù)則執(zhí)行相應的操作。在網(wǎng)頁上顯示實時的日期和時間,這個日期和時間不是來自PC機的,而是來自的,能夠達到顯示數(shù)據(jù)的采樣時間,方便用戶查看和保存帶有時間的數(shù)據(jù)。

          以太網(wǎng)的初始化首先是MAC的初始化,將MAC初始化為MII接口,半字節(jié),100 Mb/s模式。MAC 初始化后就是對于協(xié)議的選擇,本系統(tǒng)選擇TCP/IP協(xié)議,通過tcpip_input調(diào)用初始化網(wǎng)絡的配置。對于網(wǎng)絡的配置,首先是MAC地址、IP地址、網(wǎng)關、子網(wǎng)掩碼的配置(如果為DHCP則只有MAC地址有效),可以配置為靜態(tài)IP和DHCP 兩種模式。靜態(tài)IP 使用netif_set_up函數(shù),DHCP使用dhcp_star函數(shù)來開始。

          WebServer是系統(tǒng)的主任務,負責網(wǎng)頁和APB3上數(shù)據(jù)的交互。首先是使用netconn_bind 函數(shù)新建一個80端口(HTTP)的網(wǎng)絡,建立好后就一直處于監(jiān)聽狀態(tài)的netconn_listen函數(shù)。

          有網(wǎng)絡連接時則發(fā)送相應的數(shù)據(jù)。如果有網(wǎng)頁打開數(shù)據(jù)的請求,則開始發(fā)送網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)頭和主界面的數(shù)據(jù),同時將網(wǎng)頁的運行的程序也發(fā)送過去,這樣內(nèi)核就可以方便和網(wǎng)頁進行通信。

          對于網(wǎng)頁的刷新和數(shù)據(jù)請求命令都是已經(jīng)發(fā)送給網(wǎng)頁了,如果有網(wǎng)頁的刷新請求則將更新的檢測數(shù)據(jù)和日期時間數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)頁。有點擊控制命令,處理器則馬上響應,將控制命令轉換并發(fā)送給APB3,也就發(fā)送給了UART.當然,這里面所有的數(shù)據(jù)都是加了相應的通信協(xié)議。

          如發(fā)送數(shù)據(jù)給網(wǎng)頁時則需要使用netconn_write 函數(shù),首先是網(wǎng)頁數(shù)據(jù)頭,然后是相應的數(shù)據(jù)。如果無網(wǎng)絡連接、無網(wǎng)頁請求、請求完成等都是使用net-

          conn_close 函數(shù)關閉網(wǎng)絡,使用netbuf_delete 函數(shù)刪除網(wǎng)絡,然后又去監(jiān)聽是否有新的網(wǎng)絡存在并連接。

          以智能家居數(shù)據(jù)采集與交互為例,系統(tǒng)軟件設置流程圖如圖6所示,首先是時鐘和外設的初始化,再是以太網(wǎng)相關的初始化,包括MAC和PHY的初始化,IP的獲取方式,設置MAC 地址、IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關,設置傳輸?shù)膮f(xié)議等。硬件層、傳輸層設置以后就是應用層,創(chuàng)建WebServer 應用程序。此應用程序也是主應用程序,在FreeRTOS中的優(yōu)先級是最高的,堆棧大小也是最大的。WebServer任務就是與網(wǎng)頁通信,實現(xiàn)網(wǎng)頁的刷新。任務的調(diào)度和切換時通過定時器實現(xiàn),10 ms為一個時間片,調(diào)度函數(shù)為vTaskStartScheduler函數(shù)實現(xiàn)。

           

           

          3 結語

          本文利用源代碼開放的TCP/IP協(xié)議棧LwIP和簡單實用的操作系統(tǒng)FreeRTOS軟件平臺和的硬件平臺構建了基于SoC的數(shù)據(jù)采集與交互系統(tǒng),完成設備數(shù)據(jù)信息的采集及處理并實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)交流與共享。通過實際運行測試,系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠,具有一定推廣使用價值。

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          關鍵詞: Microsemi SmartFusion2

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