單片機IP技術在智能小區(qū)系統(tǒng)中的應用

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

摘要：單片機IP技術在智能小區(qū)系統(tǒng)中的應用資訊由優(yōu)秀的流量計、流量儀生產報價廠家為您提供。1．引言住宅小區(qū)智能化（或稱為"智能小區(qū)"）的概念是本世紀90年代引入國內的，它是以家庭智能化為核心，包括遠程抄表，家庭防盜報警，醫(yī)療救助，家電控制等功能，采用系統(tǒng)集。更多的流量計廠家選型號價格報價歡迎您來電咨詢，下面是單片機IP技術在智能小區(qū)系統(tǒng)中的應用文章詳情。

1．引言

住宅小區(qū)智能化（或稱為"智能小區(qū)"）的概念是本世紀90年代引入國內的，它是以家庭智能化為核心，包括遠程抄表，家庭防盜報警，醫(yī)療救助，家電控制等功能，采用系統(tǒng)集成方法，建立一個溝通小區(qū)內部住戶之間、住戶與小區(qū)綜合服務中心之間、住戶與外部社會的綜合信息交互系統(tǒng)，從而為住戶營造一個安全、舒適、便捷、高效的居住和生活環(huán)境?，F(xiàn)行的智能小區(qū)系統(tǒng)多是以RS485、CAN總線、LONWORKS等總線進行聯(lián)網，布線復雜，沖突多，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定且涉及到消防安全及成本的考慮。而以太網實現(xiàn)聯(lián)網，布線簡單，且實現(xiàn)也比CAN、LONWOKS等更便宜，也更有利于小區(qū)智能化產品的兼容和統(tǒng)一。在當今計算機技術及信息技術不斷發(fā)展的情況下，以及人們對家居生活的需求及觀念上的變化，、電視、計算機三網有合一的趨勢，將來智能小區(qū)的發(fā)展必定是以太網的天下。所以針對當前行業(yè)的發(fā)展情況和趨勢，對于基于IP的以太網家庭智能終端的研究順應時代發(fā)展的潮流，有一定的現(xiàn)實意義。

2．智能小區(qū)系統(tǒng)結構

本文中提出的小區(qū)智能系統(tǒng)由小區(qū)計算機管理系統(tǒng)、網絡交換設備、家庭智能終端（CDT）三個主要部分組成，網絡結構如圖1所示：

圖1系統(tǒng)網絡結構圖

圖2用戶終端結構圖

小區(qū)管理系統(tǒng)是指安裝在小區(qū)管理中心，完成全小區(qū)內用戶數(shù)據終端數(shù)據采集和處理的計算機系統(tǒng)，對于用戶數(shù)較多的系統(tǒng)，可以采用客戶機/服務器（C/S）結構。小區(qū)管理系統(tǒng)分為監(jiān)控微機（Client）和服務器（Server）兩個部分，客戶端只作數(shù)據采集使用，數(shù)據的處理在服務器端進行。小區(qū)管理系統(tǒng)的功能包括：顯示用戶終端的上網狀態(tài)，接受并顯示住戶報警，讀取水電氣表數(shù)據并產生報表，報警日志處理，系統(tǒng)管理等。用戶數(shù)據終端：用戶終端用來與管理系統(tǒng)通訊、并完成對各種計量信號和報警信號的采集、應答主機的呼叫、回答上網狀態(tài)，并提供操作面板歡迎用戶查詢。

3．用戶終端硬件結構及RTL8019的配置

3．1用戶終端結構硬件結構圖如圖2所示：

系統(tǒng)由兩塊單片機組成，一塊負責五表讀數(shù)、遙控器及安防信號的采集工作，另一塊負責驅動RTL8019通訊，并響應鍵盤及驅動液晶顯示。兩塊MCU之間通過串口通訊。

3．2RTL8019的配置

RTL8019是一款高度集成的以太網控制芯片，它有兩種operationmode：一種是跳線模式jumper，一種是非跳線模式jumperless，后者也支持PlugandPlay。在單片機中一般都采用跳線模式選項。I/O端口的基地址由單片機和8019之間的接線決定，P2.6=8019CS，低電平有效，則IO_BASE_ADDRESS＝0xBF00。此外8019還具有8個IRQ接口，本系統(tǒng)中沒用到IRQ，采用查詢方式。

8019輸入輸出地址共32個，地址偏移量為00H--1FH（對應于BF00H--BF1FH）。

其中00H--0FH共16個地址，為寄存器地址，寄存器分成4頁PAGE0--PAGE3，與NE2000兼容的寄存器只有3頁（Page0-Page2），為了保證驅動程序對所有Ne2000的網卡有效，不要去操作第四頁的寄存器。

10H--17H共8個地址，為DMA地址。

18H--1FH共8個地址，為軟復位端口。8019的硬件復位很簡單，只需在上電時對RSTDRV輸出一高電平就可以了。8019復位的過程將執(zhí)行一些操作，比如將93c46讀入，將內部寄存器初始化等，至少需要2毫秒的時間。推薦等待更久的時間之后才對網卡操作，比如100毫秒之后才對它操作，以確保完全復位。

ICS16B=LOW時采用8位DMA操作模式，上面的地址中只有18個是有用的：00H--0FH共16個寄存器地址。10HDMA地址（10H--17H的8個地址是一樣的，都可以用來做DMA端口，只要用其中的一個就可以了）。1FH復位地址（18H到1FH共8個地址都是復位地址，每個地址的功能都是一樣的，只要其中的一個就可以了，但實際上只有18H、1AH、1CH、1EH這幾個復位端口是有效的，其他不要使用，有些兼容卡不支持19H、1BH、1DH等奇數(shù)地址的復位）。

4．網卡驅動及TCP/IP協(xié)議棧的簡化

從程序員的角度來說，對8019的操作是比較簡單的，驅動程序只需要將要發(fā)送的數(shù)據按一定的格式寫入芯片并啟動發(fā)送命令，8019會自動把數(shù)據包轉換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之，8019收到物理信號后將其還原成數(shù)據，按指定格式存放在芯片RAM中以便主機程序取用。簡言之就是8019完成數(shù)據包和電信號之間的相互轉換：數(shù)據包<===>電信號。以太網協(xié)議由芯片硬件自動完成，對程序員透明。驅動程序有3種功能：芯片初始化、收包、發(fā)包。

4．1發(fā)送子程序

bitTransmit（void）

{

CardCopyDown（）;

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_COMMAND]=CR_NO_DMA|CR_STOP|CR_PAGE0;//停止8019

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_INTR_STATUS]=0xFF;//屏蔽中斷

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_XMIT_START]=XMIT_START;//設置發(fā)送開始地址

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_XMIT_CONFIG]=TCR_NO_LOOPBACK;//設置為一般模式

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_DATA_CONFIG]=DCR_FIFO_8_BYTE|DCR_NORMAL|DCR_BYTE_WIDE;//設置8位DMA模式

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_XMIT_COUNT_LSB]=100;//設置發(fā)送字長

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_XMIT_COUNT_MSB]=0;

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_COMMAND]=CR_START|CR_XMIT|CR_PAGE0;//啟動8019

return（TRUE）;

}

4．2接收子程序

voidReceive（void）

{

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_COMMAND]=CR_NO_DMA|CR_STOP|CR_PAGE0;//停止8019

Wait_xus（）;

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_INTR_STATUS]=0xFF;//屏蔽中斷

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_DATA_CONFIG]=DCR_FIFO_8_BYTE|DCR_NORMAL|DCR_BYTE_WIDE;//設置8位DMA方式

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_RMT_ADDR_LSB]=0x00;//設置目的地址和長度

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_RMT_ADDR_MSB]=PAGE_START;

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_RMT_COUNT_LSB]=56;

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_RMT_COUNT_MSB]=0x00;

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_PAGE_START]=PAGE_START;//設置接收開始地址

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_PAGE_STOP]=PAGE_STOP;//設置接收緩沖區(qū)長度

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_BOUNDARY]=BOUNDARY;//設置接收邊界

Wait_xus（）;

XBYTE[IO_BASE_ADDRESS+NIC_RCV_CONFIG]=RCR_BROADCAST;//設置接收配置

}

4．3協(xié)議的精簡

單片機中TCP/IP的實現(xiàn)與PC機不同，在PC里可支持比較完整的TCP/IP協(xié)議，但在單片機里無法做到，這是因為單片機根本沒有足夠的代碼空間來支持這些協(xié)議。一般在單片機里實現(xiàn)與需要有關的部分，而不使用的協(xié)議則一概不支持。例如文件共享SMB協(xié)議，在UNIX、WINDOWS都支持，但單片機上卻沒有必要。一般只能在單片機中實現(xiàn)：ARP、IP，ICMP、TCP/UDP這些協(xié)議，而更高層的協(xié)議，HTTP、SMTP、FTP一般是不需要支持的。雖然有些單片機例如AVR上網方案實現(xiàn)了這些協(xié)議，但實用性不太。因為單片機應用的TCP/IP協(xié)議大多是為了完成數(shù)據采集和數(shù)據傳輸，而不是網頁瀏覽、文件傳輸這些功能。另外由于單片機資源的有限性，對某一協(xié)議而言，也有可能要作簡化。本系統(tǒng)中實現(xiàn)的協(xié)議只有ARP、IP、ICMP、UDP。

a．ARP：MCU只響應主機對它的ARP請求，但不主動發(fā)送ARP請求。

b．ICMP：只實現(xiàn)一種ICMP信息，即ICMP回應信息。

c．IP：IP包zui大可達65k，單片機中無法存放如此大的數(shù)據包，因此一般不支持分段，以發(fā)送小數(shù)據的方式來避免分段。

5．結束語

智能小區(qū)是21世紀小康住宅發(fā)展的高級形式和主流，它的出現(xiàn)是房地產業(yè)和計算機、網絡、通訊和控制等技術相結合的產物?；赥CP/IP的以太網技術更是推動智能小區(qū)標準化和數(shù)字化的關鍵所在。本文以基于TCP/IP技術的智能小區(qū)家庭智能終端系統(tǒng)的研究為例，詳細講述了RTL8019網卡芯片的驅動方法，并給出了單片機中TCP/IP協(xié)議的精簡方案。本系統(tǒng)已經成功地運用于多個小區(qū)，其可行性、可靠性和靈活性已經得到證實，并且基于以太網智能小區(qū)系統(tǒng)低廉的造價、簡潔的布線更使得基于TCP/IP的以太網技術成為了替代傳統(tǒng)現(xiàn)場總線技術的一種重要手段。

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