基于嵌入式系統的溫室遠程監控設計

3.2 單片機控制以太網(wǎng)卡工作過(guò)程

系統在上電工作時(shí)首先要進(jìn)行初始化，即初始化單片機C8051F020和RTL8019AS，進(jìn)行工作參數和條件的設置，主要是一些寄存器的配置和內置RAM空間的分配。初始化之后，由于MCU系統中的TCP/IP是直接面向硬件的，沒(méi)有嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的支持，程序結構一般采用順序執行和硬件中斷相結合的方式，與操作系統的多進(jìn)程并發(fā)執行的方式截然不同。當所有初始化完成之后，就采用查詢(xún)方式開(kāi)始工作，程序流程圖見(jiàn)圖2。

當系統接入以太網(wǎng)開(kāi)始運行時(shí)，首先進(jìn)行地址解析，在網(wǎng)絡(luò )內進(jìn)行“身份識別”，當用戶(hù)通過(guò)瀏覽器發(fā)出請求時(shí)，網(wǎng)絡(luò )芯片驅動(dòng)程序接收以太網(wǎng)幀形式的用戶(hù)請求，然后傳輸給上層協(xié)議逐層分離取出用戶(hù)請求，控制系統根據用戶(hù)請求調用單片機C8051F020外圍傳感器采集溫室內相應的狀態(tài)數據，再將數據逐層打包，最后交給以太網(wǎng)芯片RTL8019AS封裝成以太網(wǎng)幀發(fā)送出去。如果傳輸的數據量比較大，則重復多次數據發(fā)送過(guò)程，便可完成一個(gè)數據的完整傳輸。在終端可以以Web網(wǎng)頁(yè)的形式供用戶(hù)瀏覽和做出進(jìn)一步的判斷控制。

溫室控制系統中單片機主要完成來(lái)自網(wǎng)絡(luò )數據的解包和接受溫室傳感器采集的數據的打包，當以太網(wǎng)有數據到達該設備時(shí)，單片機采用查詢(xún)方式讀取網(wǎng)絡(luò )數據并分析，先將其目的地址與系統的物理地址相比較，如果地址不相符，則將該數據丟棄，如果相符，則判斷是否是ARP數據包，是則轉入ARP處理程序，并發(fā)送RARP數據包。如果是UDP數據包且IP地址和端口號正確，則開(kāi)始數據接收。當傳感器傳來(lái)的數據要發(fā)送時(shí)，單片機先將待發(fā)送的數據按UDP 協(xié)議格式打包進(jìn)行封裝，需要設置以太網(wǎng)目的地址、源地址、協(xié)議類(lèi)型，再按所設置的協(xié)議類(lèi)型來(lái)設置數據段。然后給出發(fā)送緩沖區首地址和數據包長(cháng)度，啟動(dòng)發(fā)送命令。通過(guò)遠程DMA通道送到RTL8019AS中的發(fā)送緩沖區，即可實(shí)現RTL8019AS的發(fā)送功能，并將結果寫(xiě)入狀態(tài)寄存器中。再啟動(dòng)本地DMA，將數據發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )上。

圖2 系統程序流程圖

4 結論

（1）提出將單片微處理器提升為具有系統軟件和TCP/IP協(xié)議的嵌入式Web服務(wù)器，并用于溫室環(huán)境控制的方案。這種嵌入TCP／IP協(xié)議的單片機系統成本低、硬件少、傳輸速度快、使用方便，可在遠程數據采集和傳輸、遠程監控等方面有廣泛應用前景。

（2）設計了系統的軟硬件，通過(guò)用單片機控制網(wǎng)絡(luò )接口芯片RTL8019AS，同時(shí)嵌入精簡(jiǎn)的TCP／IP協(xié)議，將溫室控制器擴展成嵌入式Web服務(wù)器，實(shí)現溫室內各種狀態(tài)數據的采集與控制。