用于單片機(jī)的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)--網(wǎng)絡(luò)通

;;; 摘要：“網(wǎng)絡(luò)通”是基于普通單片機(jī)的廉價以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)。它可以將具有RS-232、RS-485等接口的測控設(shè)備簡單而且直接地連接在以太網(wǎng)（因特網(wǎng)）上，利用豐富的現(xiàn)成的以太網(wǎng)資源，組成一系列以太網(wǎng)的分布式測控系統(tǒng)。 ;;; 關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)分布式測控系統(tǒng) 以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)絡(luò)通 1 概 述 　　利用現(xiàn)有以太網(wǎng)（因特網(wǎng)）的豐富資源，組建以太網(wǎng)分布式測控系統(tǒng)是一種低成本、高可靠性、快捷的技術(shù)方案。組建以太網(wǎng)分布式測控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)，而以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)的組成方式有以下三種。 　　第一種是在20世紀(jì)90年代中期，人們采用PC機(jī)+網(wǎng)卡+采集插卡組成以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將由現(xiàn)場總線連接測控設(shè)備組成的分布式測控系統(tǒng)接入以太網(wǎng)，將管理PC機(jī)放在以太網(wǎng)內(nèi)，組成一個較大的自控系統(tǒng)。這種組成方式成本很高，只適用于大的自控系統(tǒng)。 　　第二種是在近幾年，人們采用嵌入式系統(tǒng)+以太網(wǎng)卡+采集卡來組成以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)。嵌入式系統(tǒng)實(shí)際上是在硬件和軟件上均可按用戶需要進(jìn)行剪裁的PC機(jī)。例如，PC-104實(shí)際就是一臺沒有顯示器、鍵盤、硬盤、軟盤的PC-486DX計(jì)算機(jī)，有電子硬盤及各種I/O插口，可裝入Windows CE和其他PC機(jī)應(yīng)用軟件。所以，實(shí)際上它是第一種網(wǎng)關(guān)的簡化和微型化。它的成本比第一種有所下降，但價格還是較高。另外，利用了PC機(jī)的軟件，開發(fā)速度較快。 　　第三種是今年以來，人們利用單片機(jī)加上以太網(wǎng)接口芯片組成以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)。這實(shí)際上是嵌入式網(wǎng)關(guān)向大眾化、普及化的進(jìn)一步發(fā)展。它以單片機(jī)取代PC機(jī)，用以太網(wǎng)接口芯片取代以太網(wǎng)卡，使測控網(wǎng)關(guān)的價格下降到幾百元。這就使測控設(shè)備能以低廉的費(fèi)用，以簡捷的方式接入以太網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)家電變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，使以太網(wǎng)分布式測控系統(tǒng)能得到迅速的發(fā)展。 　　本文重點(diǎn)介紹我們研制的基于單片機(jī)的以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)--"網(wǎng)絡(luò)通"的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。 2 網(wǎng)絡(luò)通的組成 　　"網(wǎng)絡(luò)通"是以太網(wǎng)測控網(wǎng)關(guān)。它主要在網(wǎng)絡(luò)層完成以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議和測控設(shè)備現(xiàn)場總線RS-232、RS-485、并口通信等協(xié)議的轉(zhuǎn)換，完成以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)不同以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。 　　"網(wǎng)絡(luò)通"的組成如圖1所示，由單片機(jī)和以太網(wǎng)接口芯片組成。 　　以太網(wǎng)接口芯片可選用符合IEEE802.3協(xié)議的10Base-T通用接口芯片，如UM9003、RTL8019、DM9008等芯片。這些芯片完成與以太網(wǎng)在物理層上的通信任務(wù)，采用RJ-45插口，可以直接連接到以太網(wǎng)上。 　　"網(wǎng)絡(luò)通"對單片機(jī)沒有什么獨(dú)特的要求，可選用普通的單片機(jī)，如80C51等。單片機(jī)內(nèi)用匯編語言寫入TCP/IP通信協(xié)議，以及RS-232、RS-485等現(xiàn)場總線及并行總線通信協(xié)議。它負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)交換任務(wù)。它將從以太網(wǎng)接收來的IP包，進(jìn)行拆包，取出數(shù)據(jù)，再按RS-232、RS-485等現(xiàn)場總線或并行總線通信協(xié)議重新組成幀，發(fā)送給測控設(shè)備；或者將測控設(shè)備發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀，重新打成IP包，向以太網(wǎng)發(fā)送。 　　由于"網(wǎng)絡(luò)通"具有RJ-45、RS-232、RS-485及并行通信總線等多種接口，是異型網(wǎng)互聯(lián)、協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，所以使用"網(wǎng)絡(luò)通"可以很容易將具有RS-232、RS-485、CAN、雙口RAM等接口的測控設(shè)備連接到以太網(wǎng)上，構(gòu)建基于以太網(wǎng)的分布式測控系統(tǒng)。 　　由于"網(wǎng)絡(luò)通"的接口豐富，且價格低廉，所以它既可以作為網(wǎng)關(guān)連接以太網(wǎng)和RS-485、CAN等現(xiàn)場總線網(wǎng)，也可以直接將具有各種接口的測控設(shè)備接入以太網(wǎng)，組成以太網(wǎng)分布式測控系統(tǒng)，而不需要再架設(shè)現(xiàn)場總線，如圖2所示。 3 上位PC機(jī)軟件 　　"網(wǎng)絡(luò)通"為了方便測控設(shè)備通過以太網(wǎng)和以太網(wǎng)上任一