- 相關(guān)推薦
E5122的家庭網(wǎng)絡(luò )控制系統
摘要：對家庭控制系統的方案、組成、硬件配置、軟件設計、工作原理、功能以及技術(shù)性能進(jìn)行了論述。給出了通過(guò)單片機進(jìn)行數據采集，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議處理器將數據打包成以太網(wǎng)協(xié)議包發(fā)送到以太網(wǎng)上，從而實(shí)現基于以太網(wǎng)的遠程控制方案。１ 系統簡(jiǎn)介
家庭智能控制系統的開(kāi)發(fā)主要基于短信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、數字通信技術(shù)及加密技術(shù)。該系統利用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )、計算機系統和控制器，以無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )為基本控制指令和數據信息傳送方式來(lái)實(shí)現手機無(wú)線(xiàn)遙控和數據傳送，并通過(guò)專(zhuān)設的短信控制中心和服務(wù)中心，來(lái)為家庭和小區管理提供全方位的數字化服務(wù)。家庭智能控制系統具有手機遠程控制、自動(dòng)報警、呼叫社區服務(wù)、物業(yè)管理等功能。還可以根據用戶(hù)群的需要向生活聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、智能辦公等方向無(wú)限擴展。
一般情況下，只要將設備接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ網(wǎng)，原則上只要實(shí)現ＴＣＰ／ＩＰ網(wǎng)絡(luò )協(xié)議就可以了。ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議及其應用是一項復雜的系統工程。該協(xié)議的建立要經(jīng)過(guò)縝密的設計過(guò)程，全套協(xié)議實(shí)現起來(lái)比較復雜。在嵌入式系統中實(shí)現該協(xié)議有一定的難度。在實(shí)際應用中，如果要完全實(shí)現該協(xié)議，比較合理的方案是直接利用集成的ＴＣＰ／ｌＰ協(xié)議芯片將系統中央控制單元和ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議處理單元進(jìn)行分離。
另一方面，也可以對原有的ＴＣＰ／ＩＰ進(jìn)行精簡(jiǎn)，而只保留實(shí)際應用系統所需要的一些協(xié)議，從而使核心芯片既能實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的數據傳輸任務(wù)，又可完成對任務(wù)的監控。因為，對原有的ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議進(jìn)行精簡(jiǎn)可大大減輕系統實(shí)現的難度，同時(shí)也可以提高系統的效率和可靠性。
圖1
２ 系統工作原理
圖１所示是一個(gè)基于Ｅ５１２２網(wǎng)絡(luò )協(xié)議處理器的家庭網(wǎng)絡(luò )控制系統的原理框圖。圖中，以家庭中的三表數據作為采集信號，并將其通過(guò)采樣保持電路處理以后送入單片機，然后由單片機把數據通過(guò)串口送入Ｅ５１２２網(wǎng)絡(luò )協(xié)議處理器中進(jìn)行打包處理，以將數據打包成ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議包，最后再把該數據包通過(guò)ＲＴＬ８０１９ＡＳ以太網(wǎng)控制器發(fā)送到以太網(wǎng)上。本系統采用ＣＰＬＤ芯片ＥＰＭ７１２８Ｓ作為譯碼和驅動(dòng)電路。由于家庭用戶(hù)終端一般對數據交換的速率要求不高（在１ＭＢ／ｓ以下），所以可采用一般高速單片機來(lái)寫(xiě)入ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議，這樣既可滿(mǎn)足功能要求，又能降低成本，用戶(hù)也容易接受這樣的價(jià)格。
３�。裕茫校桑袇f(xié)議解析芯片Ｅ５１２２
Ｅ５１２２是上海精致科技公司研制的飛虹系列網(wǎng)絡(luò )協(xié)議處理器。其外部晶振頻率為２２．１１８４ＭＨｚ，工作電壓為５Ｖ�？蔀橛布䦟�(shí)現ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議提供ＡＰＩ接口，并可以Ｉ２Ｃ協(xié)議或ＲＳ－２３２接口方式與用戶(hù)端進(jìn)行通信，其通信接口支持帶Ｉ２Ｃ接口的ＭＰＵ，同時(shí)還為不帶Ｉ２Ｃ接口的ＭＰＵ提供Ｉ２Ｃ驅動(dòng)程序。 Ｅ５１２２與網(wǎng)絡(luò )的接口為以太網(wǎng)接口，可通過(guò)以太網(wǎng)控制芯片ＲＴＬ８０１９連接到以太網(wǎng)。其串行速率最大可達１１５．２ｋｂｐｓ，并可實(shí)現真正實(shí)時(shí)傳送。
Ｅ５１２２ 是完成ＴＣＰ／ＩＰ 協(xié)議的專(zhuān)用芯片，可用以實(shí)現以太網(wǎng)和串口之間的協(xié)議轉換，該器件只需外接ＭＣＵ就可為串口設備提供完善的網(wǎng)絡(luò )通信解決方案。本系統采用的ＭＰＵ為８９Ｃ５２單片機，而且只需在單片機程序中簡(jiǎn)單調用ＡＰＩ函數即可。
圖２所示是Ｅ５１２２的結構框圖。該設備可做為服務(wù)器端，即首次連接網(wǎng)絡(luò )時(shí)，客戶(hù)機端主動(dòng)請求連接服務(wù)器端作為被動(dòng)端進(jìn)行監聽(tīng)，同時(shí)接受局域網(wǎng)內聯(lián)網(wǎng)遠端客戶(hù)的主動(dòng)查詢(xún)訪(fǎng)問(wèn)，并將設備信息返回給客戶(hù)?該設備同樣也可以作為客戶(hù)機主動(dòng)和局域網(wǎng)內或Ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ 上的主機進(jìn)行通信。Ｅ５１２２ 芯片外部使用３２ｋＢ ＲＡＭ來(lái)為以太網(wǎng)進(jìn)行數據緩沖。它使用２５６字節（最少為２５６字節）的串行ＥＥＰＲＯＭ（Ｉ２Ｃ 總線(xiàn)接口）來(lái)存儲系統參數。用戶(hù)可通過(guò)串口與Ｅ５１２２進(jìn)行通信，Ｅ５１２２的作用是：完成ＴＣＰ／ＩＰ 協(xié)議和串口通信協(xié)議，同時(shí)支持普通串口和用戶(hù)設備的交互，并可通過(guò)外接ＲＴＬ８０１９ＡＳ 控制芯片來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接。
４ 硬件電路設計
４．１ 接口電路
在具體使用中，由于單片機本身的限制，設計時(shí)可采用跳線(xiàn)方式將ＪＰ引腳接高電平； 而用Ｅ５１２２與ＲＴＬ８０１９ＡＳ的接口來(lái)傳輸網(wǎng)絡(luò )數據。
當系統初次運行時(shí)，Ｅ５１２２會(huì )對ＲＴＬ８０１９ＡＳ進(jìn)行初始化，同時(shí)設置其工作模式以及中斷源等。ＲＴＬ８０１９ＡＳ接收到數據時(shí)會(huì )觸發(fā)Ｅ５１２２中斷，此時(shí)Ｅ５１２２將通過(guò)Ａ８～Ａ１３和Ａ１５來(lái)選擇ＲＴＬ８０１９ＡＳ的寄存器地址和存儲器地址并控制和實(shí)現數據的讀取，當有數據通過(guò)Ｅ５１２２發(fā)送給ＲＴＬ８０１９ＡＳ時(shí)，系統將通過(guò)地址線(xiàn)設置ＲＴＬ８０１９ＡＳ的相應寄存器以進(jìn)行數據發(fā)送。其具體的接口電路如圖３所示。
４．２ Ｉ２Ｃ總線(xiàn)數據存儲器
Ｉ２Ｃ總線(xiàn)是ＩＮＴＥＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＢＵＳ的縮寫(xiě)，即“內部集成電路總線(xiàn)”。Ｉ２Ｃ總線(xiàn)是由Ｐｈｉｌｉｐｓ公司首先提出的串行通訊接口規范，該總線(xiàn)使用串行數據線(xiàn)?ＳＤＡ?和串行時(shí)鐘線(xiàn)?ＳＣＬ?來(lái)進(jìn)行主從器件之間的數據傳輸，接口十分簡(jiǎn)單。
Ｉ２Ｃ總線(xiàn)上的數據傳輸率可達１００ｋｂｉｔ／ｓ，快速模式下可達４００ｋｂｉｔ／ｓ。在Ｉ２Ｃ總線(xiàn)傳輸中，當ＳＣＬ為高時(shí)，ＳＤＡ由高變低為開(kāi)始條件；而當ＳＣＬ為高時(shí)，ＳＤＡ由低變?yōu)楦邉t為停止條件。ＳＤＡ和ＳＣＬ都是雙向傳輸線(xiàn)，ＳＤＡ線(xiàn)上的數據在時(shí)鐘為高期間必須是穩定的，只有當ＳＣＬ線(xiàn)上的時(shí)鐘信號為低時(shí)，數據線(xiàn)上的狀態(tài)才可以改變。輸出到ＳＤＡ線(xiàn)上的每一個(gè)字節必須是８位，每次傳輸的字節不受限制，但每個(gè)字節必須有一個(gè)應答位。
４．３ 隔離耦合變壓器
設計時(shí)應采用１?１隔離變壓器，同時(shí)應避免雷電引起的感應電壓損壞后級電路。此外，還需完成平衡－不平衡的轉換隔離、傳輸和匹配。
４．４ 復位與看門(mén)狗電路
通過(guò)看門(mén)狗電路可在程序跑飛或死機時(shí)，對系統進(jìn)行重新置位或復位，以使系統恢復正常運行。其電路如圖４所示。該電路采用ＭＡＸ８１３Ｌ來(lái)完成電源復位和看門(mén)狗功能。
【E5122的家庭網(wǎng)絡(luò )控制系統】相關(guān)文章：
網(wǎng)絡(luò )會(huì )計的特征與控制系統03-19
長(cháng)時(shí)延丟包網(wǎng)絡(luò )控制系統的分析與建模03-07
焦爐集氣管壓力模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制系統03-18
采用XMPP與GPRS網(wǎng)絡(luò )的遠程控制系統及其應用03-07
論計算機和網(wǎng)絡(luò )控制系統發(fā)展趨勢論文11-14
計算機網(wǎng)絡(luò )遠程控制系統的研究與應用05-28
變時(shí)滯網(wǎng)絡(luò )控制系統的時(shí)滯獨立穩定性研究03-07