??引 言 ? ??近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化席卷全球。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中如何將測(cè)控系統(tǒng)等儀器和設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息共享和遠(yuǎn)程控制成為人們關(guān)注的話題。傳統(tǒng)的工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)所采用的總線技術(shù)（如RS232和RS485等）能夠很好地解決儀器與設(shè)備的互聯(lián)互通問題，并得到了廣泛的應(yīng)用。但此類總線是專為工業(yè)所設(shè)計(jì)的，并不能解決因特網(wǎng)的接入問題。采用單片機(jī)配合以太網(wǎng)構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)，可解決測(cè)控系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的接入問題，但卻需要花費(fèi)大量的時(shí)問和精力進(jìn)行開發(fā)。采用商品化的串口服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，雖可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，但軟硬件成本很高。針對(duì)這些情況，我們采用低成本的RS232以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊作為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)媒介，設(shè)計(jì)了基于美國(guó)Cygnal公司的C8051F020的嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。結(jié)果表明，該監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)有以太網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程測(cè)控終端與監(jiān)控中心的通信功能，從而實(shí)現(xiàn)了高可靠性、低成本的實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全運(yùn)行的目的。 ? ??1 RS232-以太網(wǎng)模塊及C8051F020簡(jiǎn)介 ? ??ZNE-100PT是周立功公司開發(fā)的一款RS232-以太網(wǎng)模塊模塊，內(nèi)部集成了TCP／IP協(xié)議棧，利用它用戶可以輕松實(shí)現(xiàn)嵌入式?jīng)]備的網(wǎng)絡(luò)功能。其主要特點(diǎn)是： ??◆內(nèi)嵌32位ARM7 CPU； ??◆支持TCP／IP協(xié)議（包括Ethernet、ARP、IP、ICMP、IGMP、UDP、TCP、HTTP和DHCP），工作方式可選擇為TCP Server、TCP Client、UDP、Real COM driver和GroupMode．TCP Auto組播地址工作端口目標(biāo)IP和端口均可設(shè)定支持PairConnection對(duì)連方式工作； ??◆10M以太網(wǎng)接口使用排針方式引出； ??◆RS232或RS485串口，TTL電平方式，波特率為300～115200 bps。 ??采用RS232以太網(wǎng)模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，可大幅度縮短軟件開發(fā)時(shí)間，且成本很低。 ??單片機(jī)C8051F020是一款完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，與8051指令集完全兼容。它具有如下特點(diǎn)： ??◆高速流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP-5l內(nèi)核（可達(dá)25 MIPS）； ??◆高速非侵入式的在線系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）； ??◆真正12位100Ksps的8通道ADC，帶PGA和模擬多路開關(guān)； ??◆2個(gè)12位DAC； ??◆64 KB可在系統(tǒng)編程的Flash存儲(chǔ)器； ??◆4352（4096+256）字節(jié)的片內(nèi)存儲(chǔ)器； ??◆可尋址64 KB地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口； ??◆硬件實(shí)現(xiàn)的SPI、SMBus／I2C和2個(gè)UART串行接口； ??◆5個(gè)通用16位定時(shí)器； ??◆5個(gè)捕捉比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器／定時(shí)器陣列； ??◆片內(nèi)看門狗定時(shí)器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器。 ??C8051 F020是一款真正獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)，將C8051F020用于嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，可大量減少外圍器件，充分發(fā)揮C8051F020的高速度特點(diǎn)，大大提高了系統(tǒng)的集成度。 ? ??2 嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)要求和硬件實(shí)現(xiàn)方案 ? ??2．1 技術(shù)要求 ??用戶對(duì)嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的要求如下： ??◇8位全隔離數(shù)字輸入接口； ??◇8位全隔離數(shù)字輸出接口； ??◇8路12位模擬／數(shù)字輸入接口，輸入電壓DC為O～12 V： ??◇2路12位數(shù)字／模擬輸出接口，輸出電壓DC為O～5 V； ??◇RS232串行接口，最高波特率為19．2 khps； ??◇RJ45 10M網(wǎng)絡(luò)接口。 ??2.2 實(shí)現(xiàn)方案 ??根據(jù)用戶提出的技術(shù)要求，以單片機(jī)C8051F020為核心，輔以RS232-以太網(wǎng)模塊ZNE-100PT及少量外圍電路，構(gòu)成嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路，如圖1所示。 ? ?? ? ??圖1中，由于C8051F020具有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行接口，因而一個(gè)分配給ZNE-100PT模塊，作為以太網(wǎng)接口，另一個(gè)就分配給了RS232接口，作為與上位機(jī)的通信接口（其通信速率可根據(jù)用戶要求在300～19200 bps調(diào)整。 ??對(duì)于8路模擬信號(hào)輸入接口，要求其最高輸入電壓為+12V，而C8051F020的片內(nèi)A／D轉(zhuǎn)換器最高輸入電壓為+3V。對(duì)于+12V的輸入電壓，可采用電阻分壓衰減電路，將+12 V的輸入電壓降為+3 V輸入；而對(duì)于8路O～5 V的模擬輸出電壓，則可直接利用運(yùn)算放大器放大輸出，電路如圖2所示。 ?