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怎么实现嵌入式WEB传感器的网络化接口设计？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 本文介绍了嵌入式WEB传感器的体系结构，提出了网络化接口中TCP/IP协议栈的几种实现方式，着重探讨了基于TCP/IP协议栈芯片W3100A的网络化接口的实现，最后分析了嵌入式WEB传感器的WEB功能的实现｡ 0
2021-6-4 06:19:31　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × Dockert 该类别下有 10 个回答。邀请回答 cmh22 该类别下有 10 个回答。邀请回答 wupei1024 该类别下有 9 个回答。邀请回答报纸弟弟麦花该类别下有 9 个回答。邀请回答 nvhwyrwerw 该类别下有 9 个回答。邀请回答 tutu10 该类别下有 9 个回答。邀请回答 milly888 该类别下有 9 个回答。邀请回答 testd012 该类别下有 9 个回答。邀请回答 st94wo 该类别下有 8 个回答。邀请回答 04860860686 该类别下有 8 个回答。邀请回答 vtwterwer 该类别下有 8 个回答。邀请回答 kingnet_52040 该类别下有 8 个回答。邀请回答 wyerwwr 该类别下有 8 个回答。邀请回答 hanyan533 该类别下有 8 个回答。邀请回答 scmywkf 该类别下有 8 个回答。邀请回答 zhuo85 该类别下有 7 个回答。邀请回答宋小辉1 该类别下有 7 个回答。邀请回答 73723fsdfw 该类别下有 7 个回答。邀请回答 asd008 该类别下有 7 个回答。邀请回答 gramsoup 该类别下有 7 个回答。邀请回答举报宣苗相关推荐 • 怎么实现基于嵌入式WEB的视频服务器的设计？ 1649 • 怎么设计基于嵌入式网络的无线传感器网络平台？ 2116 • 请问怎样去设计一种无线网络化传感器？ 1341 • 蓝牙在传感器无线网络化有什么应用？ 2256 • 基于嵌入式WEB的网络视频监控系统该如何去设计？ 1806 • 数字化和网络化传感器特点 2957 • 蓝牙无线网络化传感器在病人远程监护中有什么用？ 1850 • 如何设计一种嵌入式网络化视频监控系统？ 1361 • 无线传感器网络简单介绍 2413 • 分享一个不错的用于嵌入式系统的无线传感器网络演示系统 1832 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 　　介绍了嵌入式WEB传感器的体系结构，提出了网络化接口中TCP/IP协议栈的几种实现方式，着重探讨了基于TCP/IP协议栈芯片W3100A的网络化接口的实现，最后分析了嵌入式WEB传感器的WEB功能的实现｡　　嵌入式WEB传感器是在智能传感器的基础上发展起来的具有Internet功能的新型传感器｡　　　　其实质是在传统传感器的基础上实现TCP/IP网络通信协议接口，将传感器作为网络节点直接与计算机网络通信｡它的组成主要有：敏感单元､智能处理单元和TCP/IP通信协议接口｡　　图1为嵌入式WEB传感器的体系结构｡传统的传感器在嵌入式WEB传感器中只占一部分｡核心部分是完成信号处理､数据交换和控制的嵌入式智能单元以及完成数据传输的TCP/IP网络接口｡整个传感器的工作机理是：传感器将被测物理量转换为电信号，通过A/D转换为数字信号，经过微处理器的数据处理（滤波､校准）后将结果传送给网络;与网络的数据交换由基于TCP/IP协议的网络接口模块完成｡嵌入式WEB传感器的内部存储器存储传感器的物理特征，如偏移､灵敏度､校准参数等;微处理器实现数据的处理和补偿以及输出校准;TCP/IP协议实现传感器的直接网络连接｡与传统的传感器相比，基于Internet的嵌入式WEB传感器更加可靠､便宜，扩展性更好且可以在内部直接对原始数据加工､处理，并通过Internet与外界进行数据交换｡因而它具有微型化､网络化和智能化｡传感器的网络化接口实现了对Internet或以太网的互连以进行信息的发布和资源共享｡其实现方式是嵌入式WEB传感器研究的重点｡　　网络化接口实现的关键在于TCP/IP通信协议的实现｡TCP/IP通信协议的实现方法主要有：采用协议栈移植，针对嵌入式系统，将TCP/IP协议栈移植到系统中，然后调用相关的API函数实现网络通信;不采用移植方式，参照标准的TCP/IP协议精简相应的协议层，编写相关的API函数完成简易的TCP/IP通信;采用协议芯片，如W3100A芯片，该方法直接采用硬件方式实现TCP/IP协议，直接对芯片的寄存器进行设置，实现数据对网络的传送｡本文着重探讨采用W3100A芯片实现嵌入式WEB传感器的网络化接口的问题｡　　　　1 网络化接口的实现　　1.1 W3100A芯片及处理器对其访问的实现　　W3100A是一TCP/IP协议栈芯片，包含的各协议层有：TCP､IP､UDP､ICMP和以太网协议的数据链路DLC，以及MAC协议｡其工作方式类似于Windows的Socket API｡芯片的内部结构示意如图2所示｡　　该芯片可选择地支持Intel/Motorola MCU接口，另外还提供一个I2C接口给上层应用层，一个MII接口给底层物理层｡芯片支持全双工模式，内部带有双口的SRAM数据缓冲区｡其封装是64脚的LQFP｡　　芯片提供寄存器供MCU访问，具体的寄存器分类如下：控制寄存器（命令､状态及中断）;系统寄存器（网关地址､子网掩码､IP地址等）;用于数据收､发的指针寄存器;通道操作的通道寄存器｡　　比较重要的几个寄存器如表1所示｡　　表1 寄存器功能和地址示意图　　寄存器名称　　地址　　类型　　功能　　C0_CR~C3_CR 　　0X00~0X03 　　控制寄存器　　完成相应通道套接字的初始化､连接､关闭和数据收发　　C0_ISR~C3_ISR 　　0X04~0X07 　　控制寄存器　　套接字命令的结果情况　　IR 　　0X08 　　控制寄存器　　各个通道套接字和数据接收中断产生情况　　IMR 　　00X09 　　控制寄存器　　控制各中断的屏蔽使能　　GAR 　　0X80~0X83 　　系统寄存器　　用于默认的网关地址的设置　　SIPR 　　0x8E~0X91 　　系统控制　　用于IP地址设置寄存器　　RW_PR 　　每寄存器3字节，具体地址见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｡　　实时温度监视　　现在的温度是： @ 　　　　如图5所示，嵌入式WEB传感器和以太网测控网关将同时接到以太网上，实现上层网络终端客户端对其的访问｡上层监控级对嵌式WEB传感器访问采用B/S模式，监控级通过其浏览器实现对嵌入式WEB传感器的访问｡　　本文所提出的网络化接口方案是利用硬件芯片实现TCP/IP协议栈，可以解决当前应用中大量存在的8位MCU实现TCP/IP通信协议的问题｡该网络化接口应用到嵌入式WEB传感器上，很好地实现了现场级设备对外部网的接入，实现了信息的共享和发布，同时也扩大了控制的半径｡该网络化接口实现方便，具有通用性，应用范围广｡

2021-6-4 12:11:58 评论举报张梅