基于Web的嵌入式DSP測控系統設計方案

引言

Web技術(shù)被稱(chēng)為1990年至今最引人注目的應用，沒(méi)有什么技術(shù)或工具像它那樣被廣泛應用近年來(lái)，Web技術(shù)正在逐漸向工業(yè)控制和嵌入式電子系統領(lǐng)域滲透，越來(lái)越多的嵌入式控制設備都具有了以太網(wǎng)接入功能，為客戶(hù)提供了一種方便、快速、通用性強、成本相對低廉的現場(chǎng)通信方式。

DSP微處理器自問(wèn)世以來(lái)，因其豐富的硬件資源、改進(jìn)的哈佛結構、高速數據處理能力和強大的指令系統，已被應用到人們日常學(xué)習、生產(chǎn)、生活、工作的各個(gè)方面。

本文介紹了一個(gè)帶有嵌入式Web服務(wù)器的小型TCPIP協(xié)議棧，以TMS320F206為Web-Server，通過(guò)Web瀏覽器遠程監測傳感器采集的溫度、壓力值和電位器的輸入值，以及遠程控制步進(jìn)電機。

1、系統的硬件設計

系統硬件設計主要包括RTL8019AS電路部分和數據采集電路部分。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

1.1 RTL8019AS硬件電路

RTL8019AS是臺灣REALTEK公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，其主要特性為：支持IEEE802.3；支持8位或16位數據總線(xiàn)；內置16KB 的SRAM，用于收發(fā)緩沖；全雙工，收發(fā)同時(shí)達到10Mbps；支持10Base5，10Base2，10BaseT，能自動(dòng)檢測所連接的介質(zhì)。RTL8019AS與主機有3種接口模式，即跳線(xiàn)模式，PnP模式和RT模式。

系統使用跳線(xiàn)接口模式，RTL8019AS的SMEMR和SMEMW引腳接高電平，屏蔽了遠程自舉加載功能。由于DSP系統無(wú)DMA控制器，因此將RTL8019AS的AEN引腳接地。數據總線(xiàn)RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平，選擇16位數據總線(xiàn)方式。TMS320F206的IO口讀速度很快，因此將RTL8019AS 的IOCHRDY 信號與TMS320F206的外設準備好信號READY相連。

TMS320F206的IO口控制信號IS，STRB，INFO等信號經(jīng)過(guò)GAL16V8B譯碼后與RTL8019AS的讀／寫(xiě)控制IOR，IOW及INFO等連接。步進(jìn)電機通過(guò)TMS320F206的IO口進(jìn)行控制。20F001N是雙絞線(xiàn)驅動(dòng)／接收器，內部有2個(gè)傳輸變壓器，實(shí)現RTL8019AS與RJ45的連接。

1.2 數據采集電路部分

系統數據輸入包括溫度傳感器采集的溫度值、應變片采集的壓力值和電位器的輸入值，前者由單總線(xiàn)數字溫度傳感器芯片DS18B20實(shí)現，后二者經(jīng)過(guò)12并行模／數轉換芯片AD1674轉換后實(shí)現。

DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的增強型單總線(xiàn)數字溫度傳感器。其主要性能特點(diǎn)包括：采用單總線(xiàn)專(zhuān)用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線(xiàn)，也可通過(guò)其他I／0口線(xiàn)與微機接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其他變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制數，含符號位）；測溫范圍為-55℃～+125℃，測量分辨率為0.0625℃；內含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲器ROM；用戶(hù)可分別設定各路溫度的上、下限；內含寄生電源。

AD1674是美國AD公司推出的一種完整的12并行模／數轉換單片集成電路2該芯片內部自帶采樣保持器（SHA），10V基準電壓源，時(shí)鐘源以及可以和微處理總線(xiàn)相接的暫存／三態(tài)輸出緩沖器。

實(shí)際應用時(shí)，將程序中的IP地址設置為與所在局域網(wǎng)同一范圍，例如局域網(wǎng)的IP地址為196.618.2.X，則可將程序中的IP地址設置為196.168.2.10，并保證此IP地址不與其他網(wǎng)絡(luò )設備沖突。用網(wǎng)線(xiàn)將系統板接入局域網(wǎng)。在局域網(wǎng)內任意一臺計算機打開(kāi)IE，在地址欄內訪(fǎng)問(wèn)HTTP192.168.2.10，均可看到如圖2所示的網(wǎng)頁(yè)內容。

圖2 瀏覽器頁(yè)面效果

2、系統的軟件設計

軟件設計主要包括RTL8019AS驅動(dòng)程序設計，建立與管理TCP連接，以及利用HTTP協(xié)議實(shí)現WebServer。

2.1 RTL8019AS驅動(dòng)程序設計

RTL8019AS驅動(dòng)程序主要包括初始化部分、數據包接收部分和數據包發(fā)送部分。

初始化部分要進(jìn)行系統復位、初始化配置寄存器、初始化接收和發(fā)送緩沖區、設置以太網(wǎng)接口的物理地址以及初始化中斷等。

對接收到的數據，RTL8019通過(guò)MAC和CRC校驗后，由FIFO保存到接收緩沖區，接收滿(mǎn)一幀后，以中斷或寄存器標志方式通知主處理器。FIFO邏輯對收／發(fā)數據做16字節的緩沖，以降低對本地DMA請求的頻率。

向以太網(wǎng)上發(fā)送數據時(shí)，RTL8019會(huì )首先將一幀數據通過(guò)遠程DMA通道送到發(fā)送緩沖區，然后發(fā)出傳送命令。RTL8019發(fā)送完上幀數據后，再開(kāi)始發(fā)送當前數據。