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LON现场控制网络到以太网互连适配器的设计


级高。RAM分页存储,每256字节称为一页。将前12页作为发送缓冲区(0x4000~0x4bff),后52页作为接收缓冲区(0x4c00~0x7fff)。

以太网的介质访问控制、CRC校验及数据帧的接收和发送都由网卡自动完成,只需将IP包加上目的MAC地址和源地址,再通过远端DMA接口对RTL8019as内部RAM进行读写即可。网卡的地址线共20根。用到的网卡地址为十六进制的0240H~025FH,基地址为0240H,从地址240H~25FH。地址线的A19~A5是固定的000000000010010,只需5根地址线即可。所以RTL8019as输入输出地址共32个,地址偏移量为00H~1FH(对应于240H~25FH)。对于8位操作方式,32个地址中只有18个有用:00H~0FH共16个寄存器地址,10H为DMA地址,1FH为复位地址。本适配器采用轮询方式,不使用中断。故RTL8019as与单片机的连接如表4所示。

表4 RTL8019as单片的连接

IORB 读信号,接P3.6 IOWB 写信号,接P3.7 RSTDRV 复位信号,P3.4 AEN 地址信号,接地 IOCS16 接下拉电阻,选择8位模式 S0~S7 数据总线,接单片机P0口 A19~A10,A6 地址线接地 A9,A5 接P2.5(高电平时选中) A4~A0 接单片机P2.0×P2.4

表5 单片机发往RTL8019as的数据格式

以太网首部 IP首部 UDP首部 数据 14字节 20字节 20字节 128×n字节

本适配器使用UDP传送数据,同时支持ICMP的回应应答和回应请求报文(Ping命令),单片机发往RTL8019as的数据帧格式如表5所示。

用单片机实现UDP协议要作一些简化,不考虑数据分片和优先权。因此,在IP首部中不讨论服务类型和标志偏移域,只需填“0”即可。

1.3 互连适配器的硬件电路设计

由于P89C51RD2只有四个8位I/O口,无法同时与RTL8019as 和TMPN3150通信,故使用P0口作为数据总线。P2.5作为片选信号,高电平为RTL8019as,低电平为TMPN3150。图1给出了互连适配器的电路框图。其中3150和RTL8019as复用同一条8位数据线,依靠P2.5进行片选。当P2.5高电平时,RTL8019as地址(1XXXXX)有效,被选中。Max232作为单片机的下载线,互联适配器也可使用RS232口与计算机通信。

图2 适配器工作流程图

2 互连适配器的软件设计

适配器的软件编写包括两部分:一部分是TMPN3150上用Neuron C语言编写;另一部分是在P89C51上用C51语言开发TCP/IP协议栈和与TMPN3150、RTL8019as的通信软件,可读性强,可方便地移植到其他51核心单片机上。

2.1 适配器的初始化

P89C51单片机和TMPN3150之间先建立握手信号,即HS信号有效(由TMPN3150的固件自动实现);然后,主机发送一个CMD_RESYNC命令,要求从机同步,而从机接收到这个信号后,则发送CMD_ACKSYNC,表示已同步,可以通信了。RTL8019在通信前要先读取93C46的内容并设置内部寄存器的值(配置寄存器CONFIG1~4,网络节点地址),再由89C51对RTL8019的页0与页1相关寄存器进行初始化,即可正常工作。

2.2 适配器工作流程

考虑到LON网主要作为监控网络,特别在楼宇自动化中的监控,由LON网发往以太网的数据较多,应首先保证其优先权。且89C51RD只有1024字节的内存,无法处理大的以太网帧。经过实验比较,在最后具体实现时,选择LON最大为每帧64字节,尽量做到每收10个LON帧,发一个以太网帧,流程如图2所示。
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    2.3 服务器监控软件的设计

《LON现场控制网络到以太网互连适配器的设计(第2页)》
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