基于stm32嵌入式系统的智能控制网络终端设计

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1、第11卷第6期Vol.11No.62009年6月新特器件应用Jun.2009doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2009.06.005基于STM32嵌入式系统的智能控制网络终端设计王铁流，秦璐璐，李宗方，高嵩(北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100022）摘要：介绍了基于STM32嵌入式系统的智能网络控制终端的设计方法，给出了其系统结构及STM32F103与W5100的连接电路，同时描述了W5100的驱动程序设计。该方案可使微控制器系统在没有操作系统的支持下实现单芯片与Inter

2、net的连接，从而为今后嵌入式网络控制的后继开发提供嵌入式平台。关键词：STM32F103x；嵌入式系统；网络终端0引言(1)通过使用独立于微控制器MCU的专用的网络接口芯片来完成单片机与网关间的协议转智能网络终端是实现智能化管理的嵌入式终换，并以此作为链接到Internet的桥梁。例如韩国端设备。通常具有安全门禁系统和自动化控制的WIZnet公司的W5100芯片；基本功能。本文重点介绍基于STM32的智能嵌入(2)用单片机控制以太网网卡进行数据传输，式终端的网络控制功能的设计和实现。此时必须加载TCP/IP

3、协议到单片机中；(3)用代理协议来完成与网关间的协议转换。1智能网络通信实现方案本设计采用独立于微控制器MCU的专用网络接口芯片来实现TCP/IP协议，微处理器选择将嵌入式系统与Internet连接起来实现远距离STM32F103VB，网络芯片选择W5100。二者通过信息获取和控制功能的本质是嵌入式系统本身能SPI接口进行连接，其连接示意图如图1所示。够实现TCP/IP网络通信协议。该协议的解决方案总体上可分为两大类。第一类是直接在嵌入式设2硬件平台的设计备上实现TCP/IP，使之直接连上Internet。这

4、实质上是由MCU及内部固化TCP/IP协议的芯片组成应2.1总体设计用系统的核心，MCU可以直接拨号上网，这种方本系统的硬件可分为采集模块、处理模块、法的硬件电路相对简单，也不需要中间环节的支持。但是由于使用了TCP/IP协议芯片，因此需要大容量的程序存储器，而且要求MCU有较高的运行速度。同时，应用程序设计师还必须熟悉TCP/IP协议，且软件设计复杂，工作量大。目前，此方案的典型代表有SX-stack、Sciko公司的S7600A芯片；第二类是使嵌入式设备经过通信转换后，再通过公用的TCP/IP转接口(网关

5、Gateway)与In-ternet相连。目前有以下几种方式：收稿日期：2009-03-05图1STM32F103与W5100的连接示意图www.ecda.cn2009.613第11卷第6期Vol.11No.62009年6月ElectronicComponent&DeviceApplicationsJun.2009键盘和显示模块、传输模块、控制模块和供电模ms的复位脉冲信号来对系统进行复位。块等。其中采集模块负责采集信息；处理模块负系统网络模块选用的W5100芯片是一款多功责控制整个系统的工作，处理和存储采集

6、到的信能的单片网络接口芯片。它内部集成有10/100息，控制模块则可以进行相应的控制；键盘和显Mbps以太网控制器，可支持自动应答(全双工/半示模块负责显示相关信息以提示现场人员操作；双工模式)，主要用于高集成、高稳定、高性能网络传输模块负责信息与数据服务器进行信息交和低成本的嵌入式系统。使用W5100可以实现没互；供电模块负责为整个系统供电。图2所示是有操作系统的Internet连接。W5100与IEEE802.3系统的结构框图。通过这种结构可以自主开发出10BASE-T和802.3u100BASE-TX兼

7、容。此外，一套高性价比、低成本、低功耗、开发周期短、W5100内部集成有全硬件的、经过多年市场验证运行速度快、可靠性高、功能齐全、扩展性强的的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层(MAC)和网络控制终端。物理层(PHY)。其硬件TCP/IP协议可支持TCP、UDP、ICMP、IGMP、IPv4、ARP、PPPoE和IGMP。同时可支持4个独立的端口(Socket)通信，其内部16K字节的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换，其最大通信速率可达25Mbps。利用W5100提供的多种总线(并行总线和SPI总线)接口

8、方式可以很方便地与各种MCU连接。可以图2系统结构框图说，W5100器件的推出，大大简化了硬件电路设2.2硬件实现计，并可使微控制器系统在没有操作系统的支持本系统的处理器模块选用ST公司刚刚推出不下实现单芯片接入Internet的理想。一般情况下，TM久的、基于ARMCortex-M3内核的新一代嵌入只需设置寄存器和存储器，就可以通过W5100芯式STM32芯片。这是一款专为嵌入式应用而开发片进行I