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1 引言 如今，各類嵌入式微控制器MCU（或稱之為單片機）已經廣泛用于智能儀器儀表中。由于MCU都嵌入在有關設備中，沒有自己獨立的外殼，故稱該類設備為嵌入式系統。嵌入式系統能夠提供一定的服務和控制功能，能夠獲取、利用一些信息，但如何通過它讓這些智能電子產品和Internet相連接，以便人們能夠遠程獲得這些電子產品的信息并控制它們的運行，已成為今天信息界同仁關注的熱點。 隨著Internet技術的飛速發展，在工業自動化領域中，借助于Internet對工業過程現場及設備的運行狀況進行遠程監視和操縱，已經成為可能。本文以ADmC812單片機為例，介紹一種利用網絡接口芯片PS2000實現智能儀表與Internet的連接方法。該方法簡單、方便，無需熟悉網絡協議，通用性強，開發應用價格低廉，具有較高的實用價值。 2 總體方案 本文提出一種網絡式智能儀表的設計思想。該智能儀表以單片機為主控器，利用網絡接口芯片PS2000作為中間橋梁，通過單片機與PS2000的連接、PS2000與網絡服務器的連接，從而實現智能儀表與Internet的連接。其總體結構圖如圖1所示。網絡接口芯片PS2000內部固化了MCUNet協議，它與emGateway和OSGi協議兼容。應用系統設計人員完全不必考慮任何網絡協議，只需要解釋并執行 PS2000傳送過來的指令和數據，就可以實現與Internet網絡連接，而MCUNet網絡協議由PS2000 來完成。同設計UART系統中選中UART接口芯片一樣，選用PS2000將電子設備與Internet網絡連接，可以節省MCU資源，設計更簡單，開發成本更低。 3 PS2000的結構與原理 目前，國內外許多廠家正在研制和推廣網絡芯片。武漢力源電子股份有限公司研制并具有自主產權的網絡接口芯片PS2000，正是智能測控裝置連接 Internet的中間"橋梁"，它可將Internet技術延伸應用到更為廣闊的自動化測控領域中。PS2000是一種微控制器（圖2），其片內駐留有網絡協議解釋與網絡協議編譯程序模塊，其中MCUNet協議與 emGateway兼容。通過它可以實現MCU應用系統與基于PC機平臺的網關emGateway接口。另外還有DS2401電子標簽接口和串行接口。電子標簽接口用于連接DS2401集成電路，為網絡環境中的每一個設備提供唯一的標識；串行接口包括與MCU連接的SPI接口，以RS232、RS485、MODEM、 RF或IRDA等方式與PC機連接的通信接口。 MCU應用系統與PC機網關交換信息時，可由 PS2000擔任網絡協議的解釋和轉換，通過17條簡單的指令進行控制。由于PC機網關能提供HTTP服務，可以與計算機瀏覽器接口，故MCU應用系統通過PS2000上網非常方便，可以實現遠程數據采集、管理、遠程設備控制、在線診斷和服務等功能。通過MCU與網絡接口芯片的連接，可自動將智能儀器儀表連入Internet網絡，構成網絡式智能儀表，從而實現對工業過程現場及設備的運行狀況進行遠程監視和操縱。 4 智能儀表與Internet的連接方法 網絡式智能儀表是通過MCU與網絡接口芯片的連接來實現的[7]。下面以ADmC812單片機為例，介紹其連接方法。 4.1 ADmC812單片機與PS2000的連接方法 ADmC812單片機是美國模擬器件（AD）公司最新推出的，其內包含高性能的8路12位ADC采集系統、2路12位DAC、80C52MCU內核、8KB 的閃速/電可擦除程序存儲器、640字節的閃速/電可擦除數據存儲器、看門狗定時器、電源監視器、 I2C兼容的SPI和標準的UART串行I/O模塊及靈活的電源管理方案等。由于ADmC812具有足夠的片內資源、I/O口以及外圍設備，因此，可方便地與網絡接口。 ADmC812單片機與網絡接口芯片PS2000的連接如圖3所示。PS2000與單片機之間通過17條簡單的控制指令和面向對象的概念進行信息交換。開發步驟是：①建立MCU系統中需要控制的對象，并確定其中需要通過Internet進行遠程監控的對象；② 建立MCU系統變量表；③ 建立MCU系統狀態性能表；④ MCU解釋并執行網絡芯片傳送來的命令。在網絡式智能儀表中，一般需要建立A/D采集結果、開關狀態控制等對象，并分別建立它們的變量表和性能表，在系統初始化時傳送給PS2000。PS2000與單片機之間的通信是由PS2000通過中斷請求發起的，單片機首先接收傳來的命令，根據命令確定下一步是信息交換或執行相應的操作。例如，PS2000在系統復位大約10s后向單片機發送1個I_init命令請求，單片機收到該命令后可以設置PS2000的工作模式并進行初始化。 4.2 PS2000與PC機的連接方法 PS2000與PC機的連接十分靈活，可選用RS232，RS485，MODEM之一進行通信，以滿足遠程，近程，點對點或點對多點的通信要求，通過PS2000通信控制單元的通信控制字可選擇 RS232，RS485，MODEM通信類型。 PS2000內部固化了MCUNet協議，它與emGateway和OSGi協議兼容。MCUNet協議是MCU 電子設備與計算機平臺上的Gateway建立聯系的一種協議，其結構簡單，功能很強。 MCUNet協議首先規定了一種主從關系，Gate way永遠是主叫系統，而電子設備永遠是從系統，Gateway可以授權電子設備回撥；其次，定義了電子設備系統的狀態性能參數表和變量表。電子設備與Gateway之間的信息交換是建立在MCU系統狀態性能參數表和變量表基礎上的。 電子設備的系統狀態性能參數表的作用是把電子設備系統的一些特性參數告訴Gateway，如系統變量表中變量的個數、變量表所占字節數等。電子設備的系統變量表的作用是把MCU與Gate way之間需要交換的信息羅列出來，通過一個變量表來表達。MCU與Gateway之間的所有交換信息都在這個變量表的表達范圍，超出變量表的信息，將不予受理。 5 結束語 本文以ADμC812單片機為例，介紹一種利用網絡接口芯片PS2000構成網絡式智能儀表的方法。該網絡式智能儀表可以通過Internet網絡實現遠程控制和管理，而且系統設計簡單，設計人員無需熟悉網絡協議，同時減少了系統硬件開支，成本低廉，并縮短了軟硬件的開發周期，具有很好的應用前景。 |
