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嵌入式WEB传感器的网络化接口设计


W3100A数据手册 指针寄存器 接收数据的尾指针,依据数据大小自动调整 RR_PR 指针寄存器 接收数据的首指针 TW_PR 指针寄存器 传送数据的尾指针 TR_PR 指针寄存器 传送数据的当前数据指针 TA_PR 指针寄存器 指示传送数据的首指针 SSR C0:0XA0;C1:0XB8
C2:0XD0;C3:0XEB 通道寄存器 相应通道的套接字状态 SOPR C0:0XA1;C1:0XB9
C2:0XD1;C3:0XE9 通道寄存器 相应通道的协议选择

控制寄存器C0_CR(通道0的命令寄存器),用于通道0套接字(Socket)的初始化、连接、关闭和数据收发,其设置如下:

    其中,Sys_init用于设置网关、子网掩码以及IP地址等,1~6位用于通道0套接字的初始化、连接、断开、监听以及数据收发,相应位在命令执行后自动清除。通过套接字协议选择寄存器C0_S0PR设置相应的协议值确定套接字中选用TCP还是UDP。

芯片正常工作必须对其完成相应的初始化。初始化主要是对必要的寄存器进行相应的设置,这些寄存器包括:网关地址寄存器GAR、子网掩码寄存器SMR、硬件地址寄存器SHAR以及IP地址寄存器SIPR等。上述寄存器被设置后通过执行控制寄存器CR的0位Sys_init激活芯片。

1.2 硬件接口及其数据传输

图3 I2C接口示意图

    该芯片提供了并口和串口两种方式实现与MCU的通信。图3为基于I2C的串口连接方式。其中MCU为传感器中的处理器,以太网物理层设备选用RTL8201芯片。W3100A提供MII接口与RTL8201相连,其中引脚RX_CLK、RXDV、RXD[0:3]以及COL用于数据的接收,而TX_CLK、TXE、TXD[0:3]用于数据的发送。MCU中提供模拟的I2C接口与W3100A通信。I2C是串行通信总线方式,由数据线SDA和时钟线SCL配合完成通信。

建立TCP连接的具体过程如图4所示。首先完成芯片的TCP/IP初始化,设置相应通道如0通道的协议选择寄存器C0_SOPR为0X01;选择TCP协议,执行通道0命令寄存器C0_CR中的Socket_Init,同时将C0_TW_PR、C0_TR_PR及C0_TA_PR置成同一值;然后执行C0_CR的Connect和Listen命令位,如此TCP连接建立。

2 嵌入式WEB传感器的WEB功能的实现及其在测控系统中的应用

WEB的工作基于客户机/服务器模型,由WEB浏览器和WEB服务器即传感器构成,两者之间采用HTTP协议进行通信。因此在传感器的上层协议应该采用HTTP协议。同时要实现浏览器与嵌入式WEB传感器交互,除了要解决上述TCP/IP通信协议接口外,在传感器中应提供一个EEPROM存储相应的网页文件。交互时,HTTP通过统一资源定位器URL(Uniform Resource Locator)确定传感器应该为浏览器提供哪些资源。为了节省空间,通过一种灵活的Hush算法实现。EEPROM中的每一个文件都有一个不同的Hush值与之相对应,存取时很快可以计算出文件的地址。此外,它可以根据网页中嵌入的特殊标志实现动态网页。即显示实时采集的数据并进行控制操作。

下面是存储在温度传感器中的一个简单的动态网页程序,其中的“@”字符用来在网页中插入温度的标志,网页文件存放在传感器的EEPROM里。当用户发出页面请求时,处理器上的程序在TCP打包时,把温度值嵌入到网页中的“@”字符处,再将网页文件添加相应的HTTP头,返回给请求的用户。如此用户将在浏览器上看到实际的温度显示值。

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《嵌入式WEB传感器的网络化接口设计(第2页)》
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