基于Web的嵌入式DSP测控系统设计方案

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引言
Web技术被称为1990年至今最引人注目的应用，没有什么技术或工具像它那样被广泛应用近年来，Web技术正在逐渐向工业控制和嵌入式电子系统领域渗透，越来越多的嵌入式控制设备都具有了以太网接入功能，为客户提供了一种方便、快速、通用性强、成本相对低廉的现场通信方式。
DSP微处理器自问世以来，因其丰富的硬件资源、改进的哈佛结构、高速数据处理能力和强大的指令系统，已被应用到人们日常学习、生产、生活、工作的各个方面。
本文介绍了一个带有嵌入式Web服务器的小型TCPIP协议栈，以TMS320F206为Web-Server，通过Web浏览器远程监测传感器采集的温度、压力值和电位器的输入值，以及远程控制步进电机。

1、系统的硬件设计
系统硬件设计主要包括RTL8019AS电路部分和数据采集电路部分。系统框图如图1所示。

图1 系统框图
1.1 RTL8019AS硬件电路
RTL8019AS是台湾REALTEK公司生产的以太网控制器，其主要特性为：支持IEEE802.3；支持8位或16位数据总线；内置16KB 的SRAM，用于收发缓冲；全双工，收发同时达到10Mbps；支持10Base5，10Base2，10BaseT，能自动检测所连接的介质。RTL8019AS与主机有3种接口模式，即跳线模式，PnP模式和RT模式。
  
系统使用跳线接口模式，RTL8019AS的SMEMR和SMEMW引脚接高电平，屏蔽了远程自举加载功能。由于DSP系统无DMA控制器，因此将RTL8019AS的AEN引脚接地。数据总线RTL8019AS的IOCS16引脚接高电平，选择16位数据总线方式。TMS320F206的IO口读速度很快，因此将RTL8019AS 的IOCHRDY 信号与TMS320F206的外设准备好信号READY相连。
TMS320F206的IO口控制信号IS，STRB，INFO等信号经过GAL16V8B译码后与RTL8019AS的读／写控制IOR，IOW及INFO等连接。步进电机通过TMS320F206的IO口进行控制。20F001N是双绞线驱动／接收器，内部有2个传输变压器，实现RTL8019AS与RJ45的连接。

  
1.2 数据采集电路部分
系统数据输入包括温度传感器采集的温度值、应变片采集的压力值和电位器的输入值，前者由单总线数字温度传感器芯片DS18B20实现，后二者经过12并行模／数转换芯片AD1674转换后实现。
DS18B20是美国DALLAS公司生产的增强型单总线数字温度传感器。其主要性能特点包括：采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其他I／0口线与微机接口，无须经过其他变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）；测温范围为-55℃～+125℃，测量分辨率为0.0625℃；内含64位经过激光修正的只读存储器ROM；用户可分别设定各路温度的上、下限；内含寄生电源。
AD1674是美国AD公司推出的一种完整的12并行模／数转换单片集成电路2该芯片内部自带采样保持器（SHA），10V基准电压源，时钟源以及可以和微处理总线相接的暂存／三态输出缓冲器。
实际应用时，将程序中的IP地址设置为与所在局域网同一范围，例如局域网的IP地址为196.618.2.X，则可将程序中的IP地址设置为196.168.2.10，并保证此IP地址不与其他网络设备冲突。用网线将系统板接入局域网。在局域网内任意一台计算机打开IE，在地址栏内访问HTTP192.168.2.10，均可看到如图2所示的网页内容。

图2 浏览器页面效果

2、系统的软件设计
软件设计主要包括RTL8019AS驱动程序设计，建立与管理TCP连接，以及利用HTTP协议实现WebServer。
2.1 RTL8019AS驱动程序设计
RTL8019AS驱动程序主要包括初始化部分、数据包接收部分和数据包发送部分。
初始化部分要进行系统复位、初始化配置寄存器、初始化接收和发送缓冲区、设置以太网接口的物理地址以及初始化中断等。
对接收到的数据，RTL8019通过MAC和CRC校验后，由FIFO保存到接收缓冲区，接收满一帧后，以中断或寄存器标志方式通知主处理器。FIFO逻辑对收／发数据做16字节的缓冲，以降低对本地DMA请求的频率。
向以太网上发送数据时，RTL8019会首先将一帧数据通过远程DMA通道送到发送缓冲区，然后发出传送命令。RTL8019发送完上帧数据后，再开始发送当前数据。