嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所需費(fèi)用_基于IPV6 的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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嵌入式培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所需費(fèi)用_基于IPV6 的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì),   

引言

目前，世界各地廣泛在使用的還是 IPv4 網(wǎng)絡(luò)，IPv6 網(wǎng)絡(luò)還只是停留在一些地方局部的試用;同時(shí)IPv6 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，對(duì)嵌入式系統(tǒng)、智能芯片等軟硬件的要求也相對(duì)較高。所以基于IPv6 協(xié)議的嵌入式Internet 系統(tǒng)的研究與應(yīng)用并沒有為大多數(shù)人所關(guān)注。但是，隨著的IPv4 協(xié)議漸漸被IPv6 協(xié)議所取代;隨著嵌入式Internet 系統(tǒng)的不斷自我完善;隨著微控制芯片的迅猛發(fā)展�；�于IPv6 協(xié)議的嵌入式Internet 系統(tǒng)將會(huì)成為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新的發(fā)展和研究方向。

1. 嵌入式 Internet 系統(tǒng)

嵌入式微處理器作為一種智能器件已經(jīng)給工業(yè)領(lǐng)域帶來了巨大變化，隨著控制精度、智能化程度等要求的提高，嵌入式微處理器完成任務(wù)也越來越多，其軟件實(shí)現(xiàn)的功能也越來越復(fù)雜，單一任務(wù)的軟件結(jié)構(gòu)也隨之變?yōu)槎嗳蝿?wù)的。所謂嵌入式Internet 系統(tǒng)，就是普通的嵌入式系統(tǒng)具備了Internet 互聯(lián)功能，它能夠方便地連接到Internet 上，實(shí)現(xiàn)信息在互聯(lián)網(wǎng)上的傳遞。早在1999 年6 月，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（China Computer Federation）舉行的“嵌入式系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)化在中國的發(fā)展前景”研討會(huì)中，專家們?cè)�探討了嵌入式系統(tǒng)在當(dāng)今計(jì)算機(jī)工業(yè)中的地位及其網(wǎng)絡(luò)化問題，并一致認(rèn)為Internet 正由傳統(tǒng)的PC 為中心的應(yīng)用轉(zhuǎn)向以嵌入式設(shè)備為中心的應(yīng)用。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)專家也預(yù)測(cè)，將來Internet 上傳輸?shù)男畔�將�?0%來自于小型嵌入式系統(tǒng)。

今天，越來越多的消費(fèi)型產(chǎn)品具有了Internet 特性。我們身邊己經(jīng)有了可以自動(dòng)撥號(hào)進(jìn)入Internet 獲取音像資料的DVD 播放機(jī)、有了可以查看股票信息的網(wǎng)絡(luò)冰箱、還有GPS（全球定位系統(tǒng)）等各種各樣的嵌入式Internet 系統(tǒng)。

2. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是利用嵌入式Internet 系統(tǒng)的透明接入技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)化，它是由單片機(jī)系統(tǒng)、LED 顯示控制器、A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)絡(luò)控制器等幾部分組成。

  

2.1 主控制器的擴(kuò)展

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主控制器采用了 ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89C55 微處理器。設(shè)計(jì)中把P0口用作數(shù)據(jù)16 位地址的低位地址復(fù)用口，P2 口用作16 位地址的高位地址，P1 口的P1. 0用作以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS 的復(fù)位信號(hào)輸入端，P1. 1， P1. 2 分別模擬IZC 總線用作EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)輸入輸出線。引腳12（INTO）用來對(duì)以太網(wǎng)控制器RTL8019AS 的中斷請(qǐng)求作響應(yīng)。

74LS373 用作P0 口分時(shí)復(fù)用的16 位低位地址鎖存器。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256 內(nèi)含32K的8 位存儲(chǔ)單元，其片選引腳CS （20）接單片機(jī)的A15。62256 內(nèi)部存儲(chǔ)器尋址通過單片機(jī)的低15 位地址線AO^}A14。所以外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256 的單片機(jī)尋址范圍為0000~7FFF。

AT89C55 沒有I2C 總線接口，所以只能用單片機(jī)虛擬I2C 總線方式工作，由于總線上只有一個(gè)單片機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單主方式下的虛擬I2C 總線。在這種方式下，虛擬I2C 總線只有主發(fā)送和主接收兩種操作， AT24C02 的寫讀程序如下：

① 寫 AT24C02 子程序AT24C02_ W

NUMBYT：被傳送字節(jié)數(shù)N 的存放單元、NUM：被傳送字節(jié)數(shù)N， SUBADR:AT24C02 中要存放的數(shù)據(jù)首地址、VSDA：虛擬總線的數(shù)據(jù)線、VSCL：虛擬總線的時(shí)鐘線、SLAW：寫尋址字節(jié)、MTD：發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址。

AT24C02_W： NUMBYT. #NUM ;將被傳送的字節(jié)數(shù)N 寫入NUMBYT 中

MOV SLA. #SLAW ;寫地址送到SLA 中

LCALL WRNBYT ;調(diào)用N 字節(jié)的寫入子程序

RET

② 讀 AT24C02 子程序AT24C02_ R。

AT24C02 的指點(diǎn)地址的讀和它的寫有些不同，指點(diǎn)地址的讀是要求在指定的字地址讀出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的操作，由于是要在指定的資地址，所以要先寫一個(gè)字地址，然后重復(fù)起始狀態(tài)，讀入一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。

AT24C02 R:MOV MTD. SUBADR ：將數(shù)據(jù)首地址送到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

MOV SLA. #SLAW ：將寫地址送到SLA 中

MOV NUMBYT，#1

LCALL WRNBYT ;調(diào)用N 字節(jié)的寫入程序

MOV SLA，#SLAR ;將讀地址送到SLA 中

MOV NUMBYT， #NUM ;從AT24C02 中讀出子程序

RET

2.2 SAA1064 LED 驅(qū)動(dòng)控制器嵌入式系統(tǒng)要加班嗎, 常用的嵌入式os, 嵌入式實(shí)訓(xùn)的目的, 嵌入式電路怎么設(shè)計(jì), 嵌入式原理的書, 復(fù)旦大學(xué)嵌入式系統(tǒng), 嵌入式應(yīng)用程序燒寫, 嵌入式的英文簡稱, 2u嵌入式錄音系統(tǒng), 嵌入式AHB全稱, 嵌入式方面問題, 西鐵城嵌入式怎么開, 無法識(shí)別嵌入式字體, 雅特生嵌入式電源, 嵌入式動(dòng)詞嗎, 華工嵌入式操作系統(tǒng), 可控硅嵌入式控制器, 嵌入式掃描模組構(gòu)造, 嵌入式工作輕松么, 嵌入式米箱壞處, 嵌入式qt作品, 嵌入式型芯ug,

SAA1064 是PHILIPS 公司生產(chǎn)的I2C 總線接口的LED 驅(qū)動(dòng)控制器件，它為雙極型集成電路，有2X8 位輸出驅(qū)動(dòng)接口，可靜態(tài)驅(qū)動(dòng)2 位8 段LED 顯示器或動(dòng)態(tài)4 位8 段LED 顯示器。AT89C55 的P1 口的P1. 1 和P1. 2 引腳模擬I2C 總線與SAA1064 的SCL 和SDA 連接，P1~P8， P9~P16 分別各自連接兩個(gè)數(shù)碼管的abcdefgh 端，CEXT 外接2. 7nF 電容，模擬引腳地址端ADR 引腳接地，器件可讀地址為SLAR=71H，可寫地址為SLAW=70H。

SAA1064 除了具有LED 驅(qū)動(dòng)控制的寫操作外，還有可以反映系統(tǒng)上電標(biāo)志的讀操作，但是，由于在本論文中只需用到SAA1064 的顯示驅(qū)動(dòng)控制功能，所以這里只討論其寫入操作。SAA1064 的寫入數(shù)據(jù)操作格式為：

SLAW +SUBADR +COM +data 1+data2+data3+data4

其中SUBADR 為SAA1064 片內(nèi)地址單元首地址，COM 為SAA1064 的控制命令，datal~data4 為動(dòng)態(tài)顯示方式的4 個(gè)LED 的共陰極段選碼。

2.3 系統(tǒng)A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換

PCF8591 是PHILIPS 公司生產(chǎn)的具有I2c 總線接口的8 位A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換器。器件由單一的電源供電，COMS 工藝;有4 路A/D 轉(zhuǎn)換模擬輸入、1 路D/A 轉(zhuǎn)換輸出;A/D 轉(zhuǎn)換為逐次比較型;輸入輸出部分有采樣/保持電路;最大的轉(zhuǎn)換速率與I2c 總線傳輸率有關(guān);A/D 和D/A轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電源由外部供給。PCF8591 也是采用典型的I2c 總線接口器件尋址方式。器件的地址為1001f 引腳地址為A2AlA0，方向位為R/W，因此它的器件地址及尋址字節(jié)為1001A2A1A0R/W。

AT89C55 的P1 口的P1. 1 和P1. 2 引腳模擬I2c 總線與PCF8591 的SCL 和SDA 連接，

PCF8591 使用內(nèi)部時(shí)鐘電路，所以EXT 引腳接地，OSC 作為內(nèi)部時(shí)鐘輸出端懸空，將A2， A1和A0三個(gè)引腳接地，所以器件可讀地址為SLAR=91H，可寫地址為SLAW=90H。

PCF8951 的DAC 數(shù)據(jù)操作程序代碼如下：

DAC 數(shù)據(jù)操作程序

PCF8951_ DAC： MOV MTD， #COM ;PCF8951 控制命令COM 入MTD

MOV R0， #MTD

INC RO

MOV @R0， A;D/A 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)入MTD + 1[!--empirenews.page--]

MOV SLA， #SLAW;指向PCF8951 節(jié)點(diǎn)寫地址

MOV NUMBYT， #2;寫入兩個(gè)字節(jié)COM 和A

LCALL WRNBYT

RET

2.4 以太網(wǎng)芯片的擴(kuò)展

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)芯片使用的是RTL8019AS芯片，RTL8019AS是臺(tái)灣REALTEK 公司生產(chǎn)ISA接口的通用以太網(wǎng)控制器。RTL8019AS 的硬件連接主要涉及三部分：第一部分是RTL8019AS工作模式及相關(guān)配置，其配置包括：RTL8019AS 的工作方式選擇、總線方式、I/0 基址設(shè)置、中斷線選擇、傳輸介質(zhì)選擇、BROM（自舉程序存儲(chǔ)器）的容量和基址設(shè)置。第二部分是與MCU 的連接。第三部分是傳輸介質(zhì)的連接，其電路圖。

  

3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)，大體可分為三個(gè)部分：底層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)、TCP/IPv6 協(xié)議功能的實(shí)現(xiàn)，以及用戶應(yīng)用軟件的實(shí)現(xiàn)。其中，在用戶應(yīng)用軟件部分的設(shè)計(jì)中主要是采用的是匯編語言來描述的，它主要完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的保存，以及數(shù)據(jù)的顯示等，系統(tǒng)軟件部分三個(gè)模塊之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)圖。

  

在網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，底層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)采用的是以太網(wǎng)為物理媒介，在Internet 的通明傳輸中采用的是TCP/IPv6 為通信協(xié)議來搭建的。系統(tǒng)在測(cè)控的局域網(wǎng)中，通過使用一臺(tái)路由器來實(shí)現(xiàn)與外部Internet 的連接。這樣做，一來保證了內(nèi)部測(cè)量儀器、傳感器等電子設(shè)備的安全性，對(duì)外部的訪問可以進(jìn)行過濾，防止了來自因特網(wǎng)的惡意破壞;二來，在網(wǎng)絡(luò)通訊中的許多繁雜的工作不需要在現(xiàn)場設(shè)備端實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場設(shè)備的TCP/IPv6 協(xié)議棧設(shè)計(jì)的工作量可大大降低。一般只要實(shí)現(xiàn)基本的IPv6， ICMPv6 和UDP 就可以工作了。

此外，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與遠(yuǎn)方控制站之間的通訊采用了客戶/服務(wù)器模型，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為服務(wù)器，控制站為客戶機(jī)�？蛻魴C(jī)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求、采集系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置等;服務(wù)器根據(jù)客戶機(jī)的請(qǐng)求提供一些特定的服務(wù)，比如返回?cái)?shù)據(jù)、某端口狀態(tài)等，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集流程。

  

4. 總結(jié)

本文創(chuàng)新點(diǎn)：在 8 位嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)IPv6 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。Internet 的IPv6 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議目前還是一個(gè)比較新鮮的事物，并不為多數(shù)人所知，嵌入式系統(tǒng)在這幾年的快速成長后，已成為時(shí)代的新寵，雖然它實(shí)現(xiàn)的方式和采用的方法各有千秋，但相對(duì)而言它已具備了比較完善的設(shè)計(jì)思想。論文將IPv6 協(xié)議引入到目前流行的嵌入式Internet 系統(tǒng)的研究熱潮中，大膽使用性能優(yōu)良但價(jià)格低廉的8 位MCU 作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的載體。