以太網(wǎng)智能家居控制器的設計

1引言
隨著(zhù)現代 4C技術(shù)（計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)）的迅速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，智能家居已經(jīng)成為智能建筑的一個(gè)重要分支。本文旨在設計一種成本低廉、面向普通家庭的、集本地控制和遠程控制于一體的智能家居控制器，用于控制室內家電的運行狀態(tài)和環(huán)境參數的采集。設計中本地控制采用紅外技術(shù)，遠程控制通過(guò)開(kāi)發(fā)精簡(jiǎn)的 TCP/IP協(xié)議并結合 HTTP協(xié)議，實(shí)現嵌入式 Web服務(wù)器，從而使用戶(hù)通過(guò)任意的瀏覽器便可對家居中的設備和環(huán)境進(jìn)行控制和監測。 2 以太網(wǎng)智能家居控制器的硬件設計
智能家居控制器采用 8位單片機 W78E58B作為系統的核心處理單元，系統硬件框圖如圖 1所示。

本地端以紅外通信技術(shù)為基礎，發(fā)射端采用 NB9148紅外編碼模塊，接收端采用 SJ1838進(jìn)行接收解調，并將控制信號傳送給 W78E58B。外部擴展 RAM 62256以提高單片機的數據傳輸速度和復雜的 TCP/IP協(xié)議的處理。 RS232串口通訊主要用于程序的下載和調試，以及通訊轉換接口。GAL器件 ATF16V8B用于片選，以節約系統空間資源。

DS18B20用于環(huán)境溫度采集。
遠程控制的硬件平臺由 W78E58B和以太網(wǎng)控制器 RTL8019AS等器件組成。RTL8019AS是針對 ISA總線(xiàn)設計的，用于實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的物理層協(xié)議的專(zhuān)用以太網(wǎng)控制芯片。RTL8019AS內置了 10BASE-T收發(fā)器，使用跳線(xiàn)方式，通過(guò)可提高網(wǎng)絡(luò )通信的抗干擾能力的網(wǎng)絡(luò )濾波器 20F-01，再與 RJ-45相連。 E2PROM AT24C512用于實(shí)現嵌入式 Web服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)頁(yè)文件存儲，同時(shí)也用于存儲用戶(hù)的一些設置，如 IP地址、網(wǎng)關(guān)以及網(wǎng)卡芯片 MAC地址等參數。

3 以太網(wǎng)智能家居控制器的軟件設計
以太網(wǎng)智能家居控制器的軟件實(shí)現是在單片機上完成的，主要包括虛擬 I2C總線(xiàn)讀寫(xiě)程序、紅外接收和控制程序、溫度采集程序、網(wǎng)卡芯片 RTL8019AS驅動(dòng)程序、嵌入式 Web服務(wù)器的實(shí)現以及其他處理程序。本文中只討論網(wǎng)卡芯片的驅動(dòng)程序和嵌入式 Web服務(wù)器的實(shí)現。
3.1 以太網(wǎng)控制器 RTL8019AS的驅動(dòng)程序
RTL8019AS的驅動(dòng)程序是 TCP/IP協(xié)議與底層物理設備的程序接口，它屏蔽了底層硬件處理的細節，并向上層軟件提供與硬件無(wú)關(guān)的接口。 TCP/IP協(xié)議只要調用以太網(wǎng)驅動(dòng)程序即可完成以太網(wǎng)數據的接收和發(fā)送。網(wǎng)卡芯片 RTL8019AS的驅動(dòng)程序包括 RTL8019AS初始化程序、數據包接收程序和數據包發(fā)送程序。
3.1.1 RTL8019AS初始化
RTL8019AS通過(guò) RSTDRV管腳進(jìn)行復位操作。復位后，先對 RTL8019AS初始化。初始化操作包含設置 PSTART=0x4c，PSTOP=0x80，使 0x40～0x4b為網(wǎng)卡的發(fā)送緩沖區，0x4c～ 0x7f為網(wǎng)卡的接收緩沖區；設置 RCR=0xcc，僅接收目標物理地址和設置物理地址一致的數據包、廣播地址數據包和多點(diǎn)播送地址包；設置 TCR=0xe0，工作在正常模式；設置 DCR=0xc8，使用 FIFO緩存及 8位數據 DMA；設置 IMR=0x00，屏蔽所有中斷；組播地址寄存器 MAR0～MAR7，均設置為 0x00；設置網(wǎng)卡物理地址寄存器 PAR0～PAR5；設置 CR=0x22，選擇頁(yè) 0的寄存器，進(jìn)入正常工作狀態(tài)；設置 ISR＝0xff，清除所有中斷標志位。
3.1.2 RTL8019AS數據發(fā)送

首先將待發(fā)送的數據按以太網(wǎng)數據幀格式封裝后，再置 CR寄存器為 12H，啟動(dòng)遠程寫(xiě) DMA，RTL8019AS會(huì )自動(dòng)將這幀數據送至 RTL8019AS的數據發(fā)送緩沖區，并將結果寫(xiě)入狀態(tài)寄存器。最后將 CR置為 3EH，啟動(dòng)本地寫(xiě) DMA后將數據送入 FIFO寄存器，并發(fā)送到以太網(wǎng)上。程序流程圖見(jiàn)圖 2所示。