Web網(wǎng)絡(luò )傳感器的遠程數據采集系統設計

　　ADuC832是ADI公司推出的混合信號單片微控制器，是真正意義上完整的數據采集系統芯片，是集數據轉換電路、微控制器、閃存于一體的數據采集系統。它的主要特性有：8通道模擬I／O，247 ksps、12位ADC，2個(gè)12位（單調的）電壓輸出DAC片內溫度傳感器；62 KB片內閃速／電擦除程序存儲器，4 KB片內閃速／電擦除數據存儲器，2 304字節的片內數據RAM。

　　主芯片通過(guò)74LS138譯碼器來(lái)進(jìn)行片選外部數據存儲器KM62256，或者網(wǎng)卡控制器RTL8019AS。通過(guò)74HC573地址鎖存器進(jìn)行當前地址的鎖存，使得輸出端的狀態(tài)不會(huì )隨輸入端的狀態(tài)變化而變化，僅在有鎖存信號時(shí)輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個(gè)鎖存信號到來(lái)時(shí)才改變，也是為了實(shí)現地址的復用。

　　在主電路上主要設計了一個(gè)信號輸入接口，用來(lái)接工業(yè)現場(chǎng)的4～20 mA信號的變送器；設計了一個(gè)RJ45的網(wǎng)口接口，通過(guò)網(wǎng)口可以直接接到Internet上，進(jìn)行現場(chǎng)數據的上傳和共享；還設計了RS485接口和RS232接口，作為工業(yè)現場(chǎng)特殊情況下的數據接入和處理。

　　現場(chǎng)傳感器將采集的4～20 mA信號傳送給信號調理板，將其信號轉換為0～2.5 V的電壓信號，然后通過(guò)ADuC832轉換為數字量，再通過(guò)程序轉換為相應的溫度值，實(shí)時(shí)地將溫度值顯示在嵌有Java Applet的網(wǎng)頁(yè)上。

　　3.2 軟件實(shí)現

　　3.2.1 操作系統和協(xié)議棧的選用

　　在嵌入式Web服務(wù)器上，選用μC／OS-II作為嵌入式實(shí)時(shí)操作系統。它是一個(gè)可移植、可固化、可裁剪、搶占式的實(shí)時(shí)操作系統，比傳統的前后臺程序可靠性更高，效率更高。

　　TCP／IP是個(gè)協(xié)議簇，是諸多開(kāi)放的協(xié)議的集合，但是單片機是個(gè)小型的微處理器，內部資源有限，因此必須要對協(xié)議進(jìn)行裁剪。本系統采用精簡(jiǎn)的小型TCP／IP協(xié)議棧——μIP協(xié)議棧。μIP協(xié)議代碼中包括了一些基本的通信協(xié)議：ARP協(xié)議、IP協(xié)議、ICMP協(xié)議和TCP協(xié)議，UDP協(xié)議、HTTP協(xié)議、Telnet協(xié)議、SMTP協(xié)議等。其中，ARP、IP、ICMP、TCP這4個(gè)協(xié)議就能實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接和通信的最基本的功能，同時(shí)還能實(shí)現CGI技術(shù)。其應用層就是HTTP協(xié)議，采集數據嵌入在Web服務(wù)器網(wǎng)頁(yè)中以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)布到Internet。

　　對于μC／OS-II和μIP的移植，詳見(jiàn)參考文獻。整個(gè)系統的軟件結構如圖4所示。

圖4 系統的軟件結構圖