近年来，随着网络技术的发展，网络化席卷全球。在工业现场中如何将测控系统等仪器和设备接入互联网，实现信息共享和远程控制成为人们关注的话题。传统的上业测控现场所采用的总线技术(如RS232和RS485等)能够很好地解决仪器与设备的互联互通问题，并得到了广泛的应用。但此类总线是专为工业所设计的，并不能解决因特网的接入问题。采用单片机配合以太网控制芯片构成测控系统，可解决测控系统与互联网的接入问题，但却需要化费大量的时间和精力进行开发。采用商品化的串口服务器或网络服务器进行网络互联，虽可实现网络互联，但软硬件成本很高。针对这些情况，我们采用低成本的RS232以太网转换模块作为网络互联媒介，设计了基于美国Cygnal公司的C8051F020的嵌入式以太网监控系统。结果表明，该监控系统充分利用了现有以太网资源，实现了远程测控终端与监控中心的通信功能，从而实现了高可靠性、低成本的实时监控，达到了工业现场安全运行的目的。

1 RS232-以太网模块及C8051F020简介

ZNE-100PT是周立功公司开发的一款RS232-以太网模块模块，内部集成了TCP／IP协议栈，利用它用户可以轻松实现嵌入式设备的网络功能。其主要特点是：

◆内嵌32位ARM7 CPU；

◆支持TCP／IP协议(包括Ethernet、ARP、IP、ICMP、IGMP、UDP、TCP、HTTP和DHCP)，工作方式可选择为TCP Server、TCP Client、UDP、Real COM driver和GroupMode，TCP Auto组播地址工作端口目标IP和端口均可设定支持PairConnection对连方式工作；

◆10M以太网接口使用排针方式引出；

◆RS232或RS485串口，TTL电平方式，波特率为300～115200 bps。

采用RS232以太网模块进行网络互联，可大幅度缩短软件开发时间，且成本很低。

单片机C8051F020是一款完全集成的混合信号系统级芯片，与8051指令集完全兼容。它具有如下特点：

◆高速流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25 MIPS)；

◆高速非侵入式的在线系统调试接口(片内)；

◆真正12位100ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关；

◆2个12位DAC；

◆64 KB可在系统编程的Flash存储器；

◆4 352(4096+256)字节的片内存储器；

◆可寻址64 KB地址空间的外部数据存储器接口；

◆硬件实现的SPI、SMBus／I2C和2个UART串行接口；

◆5个通用16位定时器；

◆5个捕捉比较模块的可编程计数器／定时器阵列；

◆片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。

C8051F020是一款真正独立工作的片上系统，将C8051F020用于嵌入式以太网监控系统，可大量减少外围器件，充分发挥C8051F020的高速度特点，大大提高了系统的集成度。

2 嵌入式以太网监控系统的技术要求和硬件实现方案

2.1 技术要求

用户对嵌入式以太网监控系统的要求如下：

◇8位全隔离数字输入接口；

◇8位全隔离数字输出接口；

◇8路12位模拟／数字输入接口，输入电压DC为0～12 V；

◇2路12位数字／模拟输出接口，输出电压DC为0～5 V；

◇RS232串行接口，最高波特率为19.2 kbps；

◇RJ4510M网络接口。

2.2 实现方案

根据用户提出的技术要求，以单片机C8051F020为核心，辅以RS232-以太网模块ZNE-100PT及少最外围电路，构成嵌入式以太网监控系统的硬件电路，如图1所示。

打印本文   关闭窗口