基于16位單片機的家電信息監測系統方案設計的

圖2系統硬件電路框圖

　　該硬件結構主要包括兩部分：1.反映信息家電工作狀態(tài)的信息采集2.數據經(jīng)過(guò)TCP/IP協(xié)議壓縮后，通過(guò)以太網(wǎng)控制芯片輸出到internet,或接收來(lái)自internet的控制數據并進(jìn)行解包。該系統基于IEEE1451.2和TCP/IP協(xié)議構建，具有標準化的網(wǎng)絡(luò )接口，允許與Internet或Ethernet網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行即時(shí)連接，從而實(shí)現了家電設備和外部網(wǎng)絡(luò )的直接通訊，解決了監控設備和通訊網(wǎng)絡(luò )的接口問(wèn)題，為實(shí)現基于WEB的遠程監控提供了底層的硬件互聯(lián)。

單片機控制以太網(wǎng)卡進(jìn)行數據傳輸

　　單片機接入以太網(wǎng)必須嵌入TCP/IP協(xié)議，其加載TCP/IP協(xié)議控制以太網(wǎng)卡進(jìn)行數據傳輸，并通過(guò)TCP/IP協(xié)議連接到互聯(lián)網(wǎng)的基本思路是：在遠程控制端進(jìn)行的操作首先通過(guò)路由器尋找到目標，再通過(guò)網(wǎng)卡的ISA接口傳入單片機。在單片機中加載的驅動(dòng)程序將之轉換成物理幀格式，最后由TCP/IP協(xié)議將之轉換為應用層控制命令。因為單片機內部資源有限，要完成上網(wǎng)任務(wù)必須精簡(jiǎn)TCP/IP協(xié)議，本系統中使用了ARP、RARP、IP、UDP等部分協(xié)議，即可保證單片機接入以太網(wǎng)，亦保證足夠小的代碼量。單片機主要完成網(wǎng)絡(luò )數據的解包和串口數據的打包，當以太網(wǎng)有數據到達該設備，單片機采用查詢(xún)方式讀取網(wǎng)絡(luò )數據并分析，如果是ARP(物理地址解析協(xié)議)數據包，則轉入ARP處理程序，并發(fā)送RARP數據包，將IP地址和物理地址加入到局域網(wǎng)中建立映射。如果是UDP數據包且IP地址和端口號正確，則接收數據包，數據解包后，將數據部分通過(guò)串口輸出，控制現場(chǎng)設備。反之，如果現場(chǎng)設備通過(guò)串口發(fā)送數據到單片機，單片機將數據按照UDP協(xié)議格式打包，送入RTL8019AS，由RTL8019AS將數據輸出到局域網(wǎng)中。根據需要還可以在收到串口數據時(shí)，先完成數據預處理，再將處理好的數據送到局域網(wǎng)。

軟件實(shí)現部分

　　軟件設計主要包括：以太網(wǎng)控制器初始化程序、驅動(dòng)程序、TCP/IP協(xié)議棧程序、系統網(wǎng)絡(luò )配置程序。以太網(wǎng)控制器驅動(dòng)程序用于設置以太控制芯片的工作狀態(tài)即工作方式，分配收發(fā)數據的緩沖區；系統網(wǎng)絡(luò )配置程序用于給監測系統分配IP地址及域名。限于篇幅，下面僅給出了采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的RTL8019AS初始化的部分代碼。

.includehardware.inc;//配置單元定義
.public_init//RTL8019AS初始化子程序
_init:
R1=0xffff；//初始化A口為輸出
[P_IOA_Attrib]=R1；
[P_IOA_Dir]=R1；
R1=0xfc07；//將IOB0~IOB2,IOB10~IOB15設置為輸出，其他為輸入
[P_IOB_Attrib]=R1；
[P_IOB_Dir]=R1；
R1=0x0001；//選中00H寄存器
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0021;//選擇寄存器頁(yè)面0，芯片不工作
[P_IOA_Data]=R1；
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x004c；//設置接收緩沖區，頁(yè)地址為0x4c~0x7f
[P_IOA_Data]=R1；
R1=0x0001；//選中02H寄存器
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0080；
[P_IOA_Data]=R1；
...
R1=0x0801；//選中01H寄存器
R1=0x0001；//選中00H寄存器
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0061；//選擇寄存器頁(yè)面1
[P_IOA_Data]=R1；
...
R1=0x0001；
[P_IOB_Data]=R1；
R1=0x0022；//選擇寄存器頁(yè)面0，芯片進(jìn)入工作狀態(tài)
[P_IOA_Data]=R1；
retf;//程序返回

　　利用16位單片機SPCE061A驅動(dòng)以太控制芯片RTL8019AS，實(shí)現信息家電經(jīng)由嵌入式網(wǎng)關(guān)接入internet的方式，可以方便、低廉地將信息家電的工作狀態(tài)送往遠程PC進(jìn)行監控。這種低成本、高性能的方案，具有可靠靈活的特點(diǎn)，適用于通信速率不大，允許延時(shí)的家庭自動(dòng)化設備。用戶(hù)可根據需要，按上述方法，為傳統的家電賦予接入internet的能力。