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一種嵌入式WEB服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)
摘要：介紹了一種嵌入式WEB服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)，實現(xiàn)了以太網(wǎng)與CAN總線網(wǎng)絡(luò)的直接互連，使用戶可以使用PC機(jī)通過Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和控制Web服務(wù)器，從而能夠?qū)⒐I(yè)現(xiàn)場測控層監(jiān)測設(shè)備得到的數(shù)據(jù)方便快捷地送到異地的管理監(jiān)控層。關(guān)鍵詞：WEB服務(wù)器 以太網(wǎng) CAN總線
在企業(yè)自動化的工業(yè)現(xiàn)場，下層車間的監(jiān)測設(shè)備之間都是采用現(xiàn)場總線相互連接，而企業(yè)的管理層和生產(chǎn)監(jiān)控層都是連于以太網(wǎng)的PC，甚至是位于異地的連于互連網(wǎng)上的PC。為了使工業(yè)現(xiàn)場的現(xiàn)場總線上的設(shè)備和管理監(jiān)控層之間的PC能夠通信，同時改善故障檢測和設(shè)備維護(hù)的遠(yuǎn)程訪問能力，筆者在CAN總線網(wǎng)與以太網(wǎng)的互連系統(tǒng)中設(shè)計了一個嵌入式WEB服務(wù)器。
1 嵌入式WEB服務(wù)器硬件設(shè)計
通常嵌入式系統(tǒng)硬件包括微控制器、存儲器及外設(shè)器件和I／O端口等，其核心是嵌入式微控制器。為適應(yīng)上網(wǎng)需求，嵌入式微控制器不僅要具有傳統(tǒng)的控制功能，還要具有與因特網(wǎng)連接的功能。而Ubicom公司的SX52芯片能比較容易實現(xiàn)TCP／IP協(xié)議，選擇它作為微控制器。關(guān)于傳輸媒質(zhì)，采用最常用的連接模式即通過以太網(wǎng)連接Internet，利用網(wǎng)絡(luò)接口控制器RTL8019AS實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。RTL8019AS采用臺灣Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS芯片。
嵌入式WEB服務(wù)器硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
嵌入式WEB服務(wù)器用SX52微控制器作為處理器，以太網(wǎng)驅(qū)動芯片RTL8019AS經(jīng)耦合隔離濾波器HR61101G和RJ45接口接入以太網(wǎng)，配有RS232和CAN總線兩個擴(kuò)展接口，可以將具有RS232接口的設(shè)備或采用CAN總線協(xié)議通信的設(shè)備連到以太網(wǎng)上。RS232接口采用MAX232CPE芯片，CAN總線控制器采用Philips公司的SJAl000芯片，CAN收發(fā)器采用Philips公司的PCA82C250。
圖1
數(shù)據(jù)的流向為：請求和控制信息從局域網(wǎng)中來，通過nJ45送到RTL8019AS，RTL8019AS負(fù)責(zé)將以太網(wǎng)幀的首部和尾部信息剝離，將處理后的數(shù)據(jù)包送入SX52的TCP／IP協(xié)議棧，由協(xié)議棧對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，得到原始的請求和控制信息。請求和控制信息再經(jīng)過SJAl000進(jìn)行CAN協(xié)議格式的數(shù)據(jù)封裝，再與現(xiàn)場的CAN總線設(shè)備進(jìn)行通信。請求和控制的回復(fù)信息到局域網(wǎng)的過程正好相反。
在嵌入式WEB服務(wù)器的硬件設(shè)計中，在確保通信功能順利實現(xiàn)的同時，充分利用了SX52芯片I／O口靈活配置的特點，最大程度地節(jié)約了微控制器SX52的硬件資源。
圖2為WEB服務(wù)器主要芯片連接電路簡圖，結(jié)合本圖詳細(xì)分析系統(tǒng)硬件設(shè)計。
1．1 RTL8019AS驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)
RTLS019AS是臺灣Realtek公司制造的一種高集成度的全雙工10Mbps以太網(wǎng)控制芯片，實現(xiàn)了基于Ethernet協(xié)議的MAC層的全部功能，內(nèi)置16KB的SRAM、雙DMA通道和FIFO完成數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送功能。在網(wǎng)關(guān)設(shè)計中，使用跳線模式(JP置
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