基于IPV6的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

　　目前，世界各地廣泛在使用的還是 IPv4 網(wǎng)絡(luò)，IPv6 網(wǎng)絡(luò)還只是停留在一些地方局部的試用;同時IPv6 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，對嵌入式系統(tǒng)、智能芯片等軟硬件的要求也相對較高。所以基于IPv6 協(xié)議的嵌入式Internet 系統(tǒng)的研究與應(yīng)用并沒有為大多數(shù)人所關(guān)注。但是，隨著的IPv4 協(xié)議漸漸被IPv6 協(xié)議所取代;隨著嵌入式Internet 系統(tǒng)的不斷自我完善;隨著微控制芯片的迅猛發(fā)展?；贗Pv6 協(xié)議的嵌入式Internet 系統(tǒng)將會成為互聯(lián)網(wǎng)時代的新的發(fā)展和研究方向。

　　1． 嵌入式 Internet 系統(tǒng)

　　嵌入式微處理器作為一種智能器件已經(jīng)給工業(yè)領(lǐng)域帶來了巨大變化，隨著控制精度、智能化程度等要求的提高，嵌入式微處理器完成任務(wù)也越來越多，其軟件實(shí)現(xiàn)的功能也越來越復(fù)雜，單一任務(wù)的軟件結(jié)構(gòu)也隨之變?yōu)槎嗳蝿?wù)的。所謂嵌入式Internet 系統(tǒng)，就是普通的嵌入式系統(tǒng)具備了Internet 互聯(lián)功能，它能夠方便地連接到Internet 上，實(shí)現(xiàn)信息在互聯(lián)網(wǎng)上的傳遞。早在1999 年6 月，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(China Computer Federation)舉行的“嵌入式系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)化在中國的發(fā)展前景”研討會中，專家們曾探討了嵌入式系統(tǒng)在當(dāng)今計(jì)算機(jī)工業(yè)中的地位及其網(wǎng)絡(luò)化問題，并一致認(rèn)為Internet 正由傳統(tǒng)的PC 為中心的應(yīng)用轉(zhuǎn)向以嵌入式設(shè)備為中心的應(yīng)用。同時網(wǎng)絡(luò)專家也預(yù)測，將來Internet 上傳輸?shù)男畔⒂?0%來自于小型嵌入式系統(tǒng)。

　　今天，越來越多的消費(fèi)型產(chǎn)品具有了Internet 特性。我們身邊己經(jīng)有了可以自動撥號進(jìn)入Internet 獲取音像資料的DVD 播放機(jī)、有了可以查看股票信息的網(wǎng)絡(luò)冰箱、還有GPS(全球定位系統(tǒng))等各種各樣的嵌入式Internet 系統(tǒng)。

　　2． 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是利用嵌入式Internet 系統(tǒng)的透明接入技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)化，它是由單片機(jī)系統(tǒng)、LED 顯示控制器、A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)絡(luò)控制器等幾部分組成，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

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　　2.1 主控制器的擴(kuò)展

　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主控制器采用了 ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89C55 微處理器。設(shè)計(jì)中把P0口用作數(shù)據(jù)16 位地址的低位地址復(fù)用口，P2 口用作16 位地址的高位地址，P1 口的P1. 0

　　用作以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS 的復(fù)位信號輸入端，P1. 1, P1. 2 分別模擬IZC 總線用作EEPROM 數(shù)據(jù)存儲器的時鐘信號和數(shù)據(jù)輸入輸出線。引腳12(INTO)用來對以太網(wǎng)控制器RTL8019AS 的中斷請求作響應(yīng)。

　　74LS373 用作P0 口分時復(fù)用的16 位低位地址鎖存器。外部數(shù)據(jù)存儲器62256 內(nèi)含32K的8 位存儲單元，其片選引腳CS (20)接單片機(jī)的A15。62256 內(nèi)部存儲器尋址通過單片機(jī)的低15 位地址線AO^}A14。所以外部數(shù)據(jù)存儲器62256 的單片機(jī)尋址范圍為0000~7FFF。

　　AT89C55 沒有I2C 總線接口，所以只能用單片機(jī)虛擬I2C 總線方式工作，由于總線上只有一個單片機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單主方式下的虛擬I2C 總線。在這種方式下，虛擬I2C 總線只有主發(fā)送和主接收兩種操作， AT24C02 的寫讀程序如下：

　?、?寫 AT24C02 子程序AT24C02_ W

　　NUMBYT:被傳送字節(jié)數(shù)N 的存放單元、NUM:被傳送字節(jié)數(shù)N, SUBADR:AT24C02 中要存放的數(shù)據(jù)首地址、VSDA:虛擬總線的數(shù)據(jù)線、VSCL:虛擬總線的時鐘線、SLAW:寫尋址

　　字節(jié)、MTD:發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址。

　　AT24C02_W: NUMBYT. #NUM ;將被傳送的字節(jié)數(shù)N 寫入NUMBYT 中MOV SLA. #SLAW ;寫地址送到SLA 中LCALL WRNBYT ;調(diào)用N 字節(jié)的寫入子程序RET

　　② 讀 AT24C02 子程序AT24C02_ R。

　　AT24C02 的指點(diǎn)地址的讀和它的寫有些不同，指點(diǎn)地址的讀是要求在指定的字地址讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù)的操作，由于是要在指定的資地址，所以要先寫一個字地址，然后重復(fù)起始狀態(tài)，讀入一個數(shù)據(jù)字節(jié)。

　　AT24C02 R:MOV MTD. SUBADR :將數(shù)據(jù)首地址送到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

　　MOV SLA. #SLAW :將寫地址送到SLA 中

　　MOV NUMBYT，#1

　　LCALL WRNBYT ；調(diào)用N 字節(jié)的寫入程序

　　MOV SLA，#SLAR ；將讀地址送到SLA 中

　　MOV NUMBYT， #NUM ；從AT24C02 中讀出子程序

　　RET

　　2.2 SAA1064 LED 驅(qū)動控制器

　　SAA1064 是PHILIPS 公司生產(chǎn)的I2C 總線接口的LED 驅(qū)動控制器件，它為雙極型集成電路，有2X8 位輸出驅(qū)動接口，可靜態(tài)驅(qū)動2 位8 段LED 顯示器或動態(tài)4 位8 段LED 顯示器。AT89C55 的P1 口的P1. 1 和P1. 2 引腳模擬I2C 總線與SAA1064 的SCL 和SDA 連接，P1~P8, P9~P16 分別各自連接兩個數(shù)碼管的abcdefgh 端，CEXT 外接2. 7nF 電容，模擬引腳地址端ADR 引腳接地，器件可讀地址為SLAR=71H，可寫地址為SLAW=70H。

　　SAA1064 除了具有LED 驅(qū)動控制的寫操作外，還有可以反映系統(tǒng)上電標(biāo)志的讀操作，但是，由于在本論文中只需用到SAA1064 的顯示驅(qū)動控制功能，所以這里只討論其寫入操作。SAA1064 的寫入數(shù)據(jù)操作格式為：

　　SLAW +SUBADR +COM +data 1+data2+data3+data4

　　其中SUBADR 為SAA1064 片內(nèi)地址單元首地址，COM 為SAA1064 的控制命令，datal~data4 為動態(tài)顯示方式的4 個LED 的共陰極段選碼。