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C8051F基于ZNE-100PT的以太网监控系统
http://www.gonkon.com    2007-6-13   进入论坛

  近年来,随着网络技术的发展,网络化席卷全球。在工业现场中如何将测控系统等仪器和设备接入互联网,实现信息共享和远程控制成为人们关注的话题。传统的上业测控现场所采用的总线技术(如RS232和RS485等)能够很好地解决仪器与设备的互联互通问题,并得到了广泛的应用。但此类总线是专为工业所设计的,并不能解决因特网的接入问题。

  采用单片机配合以太网控制芯片构成测控系统,可解决测控系统与互联网的接入问题,但却需要化费大量的时间和精力进行开发。采用商品化的串口服务器或网络服务器进行网络互联,虽可实现网络互联,但软硬件成本很高。针对这些情况,我们采用低成本的RS232以太网转换模块作为网络互联媒介,设计了基于美国Cygnal公司的C8051F020的嵌入式以太网监控系统。结果表明,该监控系统充分利用了现有以太网资源,实现了远程测控终端与监控中心的通信功能,从而实现了高可靠性、低成本的实时监控,达到了工业现场安全运行的目的。
1 RS232-以太网模块及C8051F020简介

  ZNE-100PT是周立功公司开发的一款RS232-以太网模块模块,内部集成了TCP/IP协议栈,利用它用户可以轻松实现嵌入式设备的网络功能。其主要特点是:

  ◆内嵌32位ARM7 CPU;

  ◆支持TCP/IP协议(包括Ethernet、ARP、IP、ICMP、IGMP、UDP、TCP、HTTP和DHCP),工作方式可选择为TCP Server、TCP Client、UDP、Real COM driver和GroupMode,TCP Auto组播地址工作端口目标IP和端口均可设定支持PairConnection对连方式工作;

  ◆10M以太网接口使用排针方式引出;

  ◆RS232或RS485串口,TTL电平方式,波特率为300~115 200 bps。

  采用RS232以太网模块进行网络互联,可大幅度缩短软件开发时间,且成本很低。

  单片机C8051F020是一款完全集成的混合信号系统级芯片,与8051指令集完全兼容。它具有如下特点:

  ◆高速流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25 MIPS);

  ◆高速非侵入式的在线系统调试接口(片内);

  ◆真正12位100 ksps的8通道ADC,带PGA和模拟多路开关;

  ◆2个12位DAC;

  ◆64 KB可在系统编程的Flash存储器;

  ◆4 352(4096+256)字节的片内存储器;

  ◆可寻址64 KB地址空间的外部数据存储器接口;

  ◆硬件实现的SPI、SMBus/I2C和2个UART串行接口;

  ◆5个通用16位定时器;

  ◆5个捕捉比较模块的可编程计数器/定时器阵列;

  ◆片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器

  C8051F020是一款真正独立工作的片上系统,将C8051F020用于嵌入式以太网监控系统,可大量减少外围器件,充分发挥C8051F020的高速度特点,大大提高了系统的集成度。

2 嵌入式以太网监控系统的技术要求和硬件实现方案

2.1 技术要求

  用户对嵌入式以太网监控系统的要求如下:

  ◆8位全隔离数字输入接口;

  ◆8位全隔离数字输出接口;

  ◆8路12位模拟/数字输入接口,输入电压DC为0~12 V;

  ◆2路12位数字/模拟输出接口,输出电压DC为0~5 V;

  ◆RS232串行接口,最高波特率为19.2 kbps;

  ◆RJ45 10M网络接口。

2.2 实现方案

  根据用户提出的技术要求,以单片机C8051F020为核心,辅以RS232-以太网模块ZNE-100PT及少最外围电路,构成嵌入式以太网监控系统的硬件电路,如图1所示。


  图1中,由于C8051F020具有2个标准串行接口,因而一个分配给ZNE-100PT模块,作为以太网接口,另一个就分配给了RS232接口,作为与上位机的通信接口(其通信速率可根据用户要求在300~19 2 00 bps调整。

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