基于单片机的以太网嵌入式控制器设计

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, [. ?4 g) m9 l# L/ v) x# U摘要:本文设计了基于SX52BD网络单片机的嵌入式控制器的硬件结构和相关软件,设计了嵌入式控制器各功能模块和相
2 u  T1 O. K) c0 e% r+ Z/ L关接口电路(网络通信接口电路和控制设备接口电路),本文设计的以太网嵌入式控制器是以SX52BD为核的新型“嵌入式
WebServer" ,除了编写传统的控制、通信软件外,在基于以太网数据传输基础上将传统Web功能融入控制器,给出相关的协
议栈软件设计、Java Applet 客户端的应用设计。以太网应用于工业控制系统是可行的。
关键字:以太网;控制器;单片机;Web
1引言
网络控制系统又称为控制网络,基于网络的控制系统经过
近30年的发展，从原来基于模拟信号传输的控制系统DCS,发
展到数字化、智能化、全分散的现场总线系统,给T.业自动化带
. y/ I. R" t9 L8 ~来一场深层次的革命。随着Intranet/Intermet信息技术的飞速发
展,现场总线新技术及应用成了科研人员关注的研究热点,研究
解决从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成，并提
/ c0 Y2 d" J! s6 m9 A6 |9 Q3 e* M供全面开放的基本构架。本文对以太网分布式控制系统的重要
3 S! x2 [9 ]: s, L接入设备:嵌入式控制器做了详细设计。
2硬件设计
整个控制器的硬件构成如图1所示。
0 Y% n3 o2 N0 @: R! m图1控制器硬件组成示意图
6 r& e9 x8 i3 ?. @1 s/ [整块电路板由5V直流供电，它集成了速度达50MHz的
( @; d, _9 d5 S6 ]0 W% S0 E- \SX52BD微处理器、24C256EEPROM芯片、RJ- 45以太网接口,
9 V2 K- s+ X9 N0 BRS -232接口、RS- 485接口、网页内容下载DEBUG接口、以太
网控制芯片采用RealTek公司的RTL8019AS,该芯片是- -款全
" z9 l; ?* d) i+ z双工以太网控制器，可以工作在Ethernet II和IEE802,3,
; O* c- v3 \$ [2 f& J* ?l0Base5, l0Base2, l0BaseT下,并与NE2000兼容。E2PROM主要
/ k+ C  k/ m$ }
用来存WEB页面、图像文件、PDF文档等内容,因此没有特殊要
4 U+ L0 t, G0 @求,可自由选择,- -般32 KB左右即可,我们采用24C256芯片。
$ d2 c. M  L" W/ GSX52为核心芯片,通过它控制以太网控制芯片RTL8019AS,进
2 v+ t8 t) o( v( O# a而完成接人网络的工作;而且可以通过编程来选择通信电路类
型,如RS232, RS485, MODEM等。该控制器设计最大的特点在
* m0 N0 \( }' |% M5 Q* P于:用简洁硬件构架应用平台,使原本硬件成本所需的支出可用
( v7 h5 |& F( h! f( ^于相对复杂的软件开发上，且该方案的I/O接口可以自由扩展
和支配。应用程序放在Flash RAM或EEPROM里,其它要经常
修改的参数和实时数据放在SRAM里。I/O 采集的接口硬件电
( _: t7 }7 f6 [& I6 H+ }5 l路和总线相连。
: N( ^2 z+ R! |& M& d' m2 T) Q3 {2.1微处理器选型
SX52BD是SX系列产品,是采用CMOS工艺制造的、可配
0 D# M! I0 S" E. A置的控制器。它的操作频率可达到50/76/100MHz,是一种高速
计算机;其大部分指令为单周期指令,运行速度可达到一般mcu
9 {+ G7 x' ~& q+ x1 d0 Q+ j+ x2 E的20倍;灵活的I/0特性使之具有高效的实时控制功能,正因为
0 u, B; }6 R! q# s* |8 o它的高速运行特性,设备可以用软件模块(虚拟外设)替代-部分
过去由硬件实现的实时功能,这是SX系列的最重要的特点。下
1 R6 A" G! ^5 {  l8 j3 a+ ?面是SX52BD的主要性能和特点:
& }6 _. p; C8 T①CPU性能。基于RISC结构,采用压缩的指令系统,除
3 K6 t0 i+ |  w5 d8 f& m& ubranch外大部分为单周期指令;操作频率最高可达100MHz,此
时指令周期为lOns,内部中断响应时间达30ns;可以通过运行时
- O4 M: F, d' }2 a. X间内读代码(IREAD 指令)进行快速平台查找;它能克服一般
MCU运行速度慢的缺点,使得SX系列的内部程序达到硬件实
时控制功能的目的。
②硬件外设特性。内部包含2个(带8位预定标器的)16位
3 T" |$ K( s8 p0 T. H& Y定时器,运行方式有软件时钟模式、PWM模式,同步PWMI捕捉
模式以及外部事件模式:有一一个(带8位预定标器的可编程的8
0 \, w8 n1 r$ ~3 C位定时/计数器(RTCC)和看门狗计时器(共享RTCC预定标器);
6 k& z% O, }* W7 ?" b内部包含模拟比较器，这对于一般的应用来说显得十分方便。
/ `$ ~/ C0 B5 ?1 r6 C6 T7 t③由于SX系列高速运行特性,再加上灵活的I0功能,设

7 e0 F  q0 g5 n/ d2 I
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6 F+ K' W0 Q" }! D2 _9 g附件下载：

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SX52BD是SX系列产品,是采用CMOS工艺制造的、可配置的控制器