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1、基于工业以太网远程温度监控系统的设计第一章绪论1、工业以太网的概述：工业以太网源于普通的以太网技术，为促进以太网在工业上的应用，国际上成立了工业以太网协会(IEA)、工业自动化开放网络联盟(IAONA)等组织。以太技术以及工业以太M技术不仅包含了物理层和数据链路层的以太网规范，iWi包含了TCP/IP协议组，即包含了IP，TCP,UDP,SMTP等，因此，工业以太网技术实际上是上述一列技术的总称。2、工业以太网的技术优势(1)工业以太网可以满足控制系统的各个层次的要求，使企业信息网络与控制网络得以统一。(2)设备成本下降，以太网卡的价格约为现场总线网络接口卡
2、的十分之一，由于安装量的原因，现场总线成木无法与以太M相比。(3)用户拥有成本下降(4)易于Internet集成。3、工业以太网互联模型工业以太网的物理层与数据链路层采用IEEE802.3的规范，如图所示。应川I办议TCP/UDPIP以太网MAC以太网物理展图1工业以太网互联模型4、工业以太网技术应解决的问题工业以太网技术作为工业环境K的控制网络，必须解决如卜*问题：通信实吋性问题以太网采川的CSMA/CA的介质访问控制方式，本质上市非实吋性的。对环境的适应性与讨靠性问题以太网是按办公环境设计的，将其用于工业环境，需要考虑将其鲁棒牲、抗十扰能力、抗疲劳等能力
3、提高。总线供电在控制网络屮，现场控制设备的分散性使得它们对总线奋提供工作电源的要求，现奋的许多控制网络技术都町利川网络对现场设备供电。本质安分当应川在易燃易爆的危险工业场所，必须考虑防爆问题。5、工业以太网非确定性问题解决措施(1)提商通信速率(2)控制网络负荷(3)采用以太网络的全双工交换技术(4)提供适应的工业环境的元件第二章硬件电路设计随着互联网的迅速发展，各种家电设备、仪器仪表也在逐步走向网络化，以便共享网络信息资源、远程监控等，这也是嵌入式系统发展的趋势。而以太网作为目前应用最为广泛的局域网，在工业自动化和过程控制领域得到了越来越多的应用，因此，对
4、于大量存在的8位微控制器而言，实现以太网通信具有重要的实际意义。现在应用较多的是基于51内核单片机的上网方案，由于处理能力的限制,要实现较复杂的网络传输和控制省点闲难。木系统采用ATMEL公司的高性能单片机Mega64和10.Mb/s以太网控制芯片RTL8019AS实现了以太网接口，详细介绍丫硬件电路的连接以及嵌入式TCP/IP的实现，使单片机其有了互联网络的接入功能。主要器件选择微控制器选用高性能的AVR单片机Mega64,AVR是ATMEL公司结合了成熟的51系列和PIC系列单片机的优点而推出的高性能8位单片机，貝•有性价比高、资源丰富、速度快、功耗低、
5、开发方便等特点。Mega64采用RISC结构，工作频率可达16MHz,完全满足运行多种网络协议的要求,片内具有4KB的SRAM,64KB的FLASH,以太网最大数据也为1514B,4KB的RAM足够以太网帧的存储，64KB的FLASH对于适当的程序以及简单的WebPage来说也是可以的，所以无需再外扩资源，大大简化了外围电路，提高了可靠性。以太网控制芯片选用的是台湾REALTEK公司生产的RTL8019AS,该芯片集成了介质访问控制子层(MAC)和物理层的性能，可以方便地设计基于ISA总线的系统。另外，它还貝•有与NE2000兼容、软件移植性好、与单片机接U
6、简单、价格低货源好等优点，其主要功能特性如下：(1)符合EthernetII与IEEE802.3(10Base5,10Base2,lOBaseT)标准。(2)软件和8位及16位插梢的NE2000兼容。(3)全双工，收发可同时达到10Mb/s的速率。⑷内置16KB的SRAM,用于收发缓存，降低对主处理器的速度要求。(1)支持8/16位数据总线，8条中断中请线以及16个I/0基地址选择。(2)支持UTP,AUI,BNC自动检测以及对lOBaseT拓扑结构的自动极性修正。(3)允许4个诊断LED引脚可编程输出。S:i4：r：vccftyT--丁X：:SUSTt13
7、•ftlX!“V7XJCUS:•3士一.43••钃ftA-三三t4-图2基于单片机的以太网接口设计电路原理图2、RTL8019AS与单片机的连接RTL8019AS支持三种工作方式：第一种为跳线方式，网络控制器的I/O地址和中断都由跳线决定；第二种为免跳线方式，I/O地址和中断由外接的E2PR0M93C46里的内容所决定；第三种为即插即用方式(PNP),I/O地址和中断都由软件或操作系统Cl动进行管理和配置，用户不必过多干预，当然这种方式耍耗费系统资源。网络控制器采用哪种方式由RTL8019AS的65脚(JP)决定，本系统采用第一种即跳线方式，这时JP要接高电
8、平；第三种方式一般用于PC机中，对于8位单片机来说无
