摘 要：介紹基于w31ooa的嵌入式ip荷重傳感器結(jié)構(gòu)廈其網(wǎng)絡(luò)化接口的幾種實(shí)現(xiàn)方式；著重探討基于tcp／ip協(xié)議棧芯片w3100a的網(wǎng)絡(luò)化接口及web功能的實(shí)現(xiàn)；給出嵌入式ip荷重傳感器的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

    關(guān)鍵詞：ip傳感器 網(wǎng)絡(luò)化接口 w31ooa 荷重傳感器

    工業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)測控系統(tǒng)已逐漸由集中式向分散式方向發(fā)展。分布在現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能越來越強(qiáng)，它們之間也越來越表現(xiàn)出對通信的迫切要求。隨著intelnet的迅速發(fā)展，tcp／ip協(xié)議正逐漸成為一種***用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。如果讓處于現(xiàn)場的傳感器實(shí)現(xiàn)tcp／ip協(xié)議，也就是把網(wǎng)絡(luò)連接功能嵌入到現(xiàn)場傳感器中，使傳統(tǒng)的傳感器真正成為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集、信息傳輸?shù)榷寄苤苯釉趇ntranet／internet上以web方式進(jìn)行，既統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)，又達(dá)到了遠(yuǎn)程控制和操作的目的�；�于w3iooa的嵌入式ip荷重傳感器正是為實(shí)現(xiàn)這種目的而設(shè)計(jì)的。

    1 ip荷重傳感器結(jié)構(gòu)

    嵌入式ip荷重傳感器是在智能傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的具有internet功能的新型傳感器。其實(shí)質(zhì)是在傳統(tǒng)傳感器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)tcp／ip網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議接口，將傳感器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。它的組成主要有：敏感單元、智能處理單元和tcp／ip通信協(xié)議接口。

    圖l為嵌入式ip荷重傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)傳感器的工作原理如下:傳統(tǒng)的傳感器將被測荷重信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，先通過a／d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過微處理器的數(shù)據(jù)處理(濾波、校準(zhǔn))將結(jié)果傳送給網(wǎng)絡(luò)；與網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換由基于tcp／ip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口模塊完成。嵌入式ip荷重傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)傳感器的物理特征，如偏移、靈敏度、校準(zhǔn)參數(shù)等；微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理及輸出校準(zhǔn)；tcp／ip協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)連接。與傳統(tǒng)的傳感器相比，基于w3100a的嵌入式ip傳感器具有可靠、便宜、擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)，而且可以在內(nèi)部直接對原始數(shù)據(jù)加工、處理，并通過intranet／internet與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，因而它具有微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的特點(diǎn)。由于傳感器可與intranet／internet互連，因而實(shí)現(xiàn)了資源共享。

    2 tcp／lp協(xié)議棧的幾種實(shí)現(xiàn)方案

    ip傳感器實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)化接口的設(shè)計(jì)，而網(wǎng)絡(luò)化接口實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于tcp／ip通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。目前，實(shí)現(xiàn)的方法有下面兩種：

    ①基于軟件來實(shí)現(xiàn)tcp／ip協(xié)議棧。通過將tcp／ip協(xié)議棧移植到系統(tǒng)中，然后調(diào)用相關(guān)的api函數(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。或者不采用移植的方法，參照標(biāo)準(zhǔn)的tcp／ip協(xié)議精簡相應(yīng)的協(xié)議層，編寫相關(guān)的api函數(shù)完成簡易的tcp／ip通信。但是這種方法需要有操作系統(tǒng)、高性能mcu及大容量存儲(chǔ)器的支持。

    ②直接采用tcp／ip協(xié)議棧芯片。這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于，應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不必考慮任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，只需要解釋并執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)芯片傳送過來的指令和數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)與internet網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)的傳送，且不需要操作系統(tǒng)的支持。本文基于w3iooa芯片的嵌入式ip荷重傳感器就是采用這種方法實(shí)現(xiàn)的。

    3 傳感器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    3.1 w3100a芯片簡介

    w3100a是韓國wiznet公司生產(chǎn)的一種tcp／1p協(xié)議棧芯片，其中包含的協(xié)議層有tcp(傳輸控制協(xié)議)、ip(網(wǎng)際協(xié)議)、udp(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)、icmp(因持網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議)和協(xié)議的dlc(數(shù)據(jù)鏈路控制)，以及mac協(xié)議。該芯片提供2個(gè)接口給上層應(yīng)用層——mcu接口和i2c接口，1個(gè)mii(media independent interface)接口給底層物理層。芯片支持全雙工4 m～5 mb／s的數(shù)據(jù)通信；內(nèi)部帶有雙口ram的數(shù)據(jù)緩沖器，64引腳lqfp封裝，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    芯片內(nèi)部提供512 b的控制寄存器存儲(chǔ)空間和16 kb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖器。其中8 kb傳輸數(shù)據(jù)緩沖器供mcu傳輸數(shù)據(jù)用，mcu只能寫而不能讀；8 kb接收數(shù)據(jù)緩沖器供mcu接收數(shù)據(jù)用，mcu只能讀而不能寫。芯片提供寄存器供mcu訪問，具體的寄存器