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單片機IP技術(shù)在智能小區(qū)系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布時間:2007/8/30 0:00:00 訪問次數(shù):924

引言

住宅小區(qū)智能化(或稱為"智能小區(qū)")的概念是本世紀(jì)90年代引入國內(nèi)的,它是以家庭智能化為核心,包括遠(yuǎn)程抄表,家庭防盜報警,醫(yī)療救助,家電控制等功能,采用系統(tǒng)集成方法,建立一個溝通小區(qū)內(nèi)部住戶之間、住戶與小區(qū)綜合服務(wù)中心之間、住戶與外部社會的綜合信息交互系統(tǒng),從而為住戶營造一個安全、舒適、便捷、高效的居住和生活環(huán)境,F(xiàn)行的智能小區(qū)系統(tǒng)多是以RS485、CAN總線、LONWORKS等總線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),布線復(fù)雜,沖突多,系統(tǒng)不夠穩(wěn)定且涉及到消防安全及成本的考慮。而以太網(wǎng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),布線簡單,且也比CAN、LONWOKS等更便宜,更有利于小區(qū)智能化產(chǎn)品的兼容和統(tǒng)一。在當(dāng)今計算機技術(shù)及信息技術(shù)不斷發(fā)展的情況下,以及人們對家居生活的需求及觀念上的變化,電話、電視、計算機三網(wǎng)有合一的趨勢,將來智能小區(qū)的發(fā)展必定是以太網(wǎng)的天下。所以針對當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展情況和趨勢,對于基于IP的以太網(wǎng)家庭智能終端的研究順應(yīng)時代發(fā)展的潮流,有一定的現(xiàn)實意義。

智能小區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文中提出的小區(qū)智能系統(tǒng)由小區(qū)計算機管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、家庭智能終端(CDT)三個主要部分組成,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。


 

小區(qū)管理系統(tǒng)是指安裝在小區(qū)管理中心,完成全小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)據(jù)終端數(shù)據(jù)采集和處理的計算機系統(tǒng),對于用戶數(shù)較多的系統(tǒng),可以采用客戶機/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)。小區(qū)管理系統(tǒng)分為監(jiān)控微機(Client)和服務(wù)器(Server)兩個部分,客戶端只作數(shù)據(jù)采集使用,數(shù)據(jù)的處理在服務(wù)器端進(jìn)行。小區(qū)管理系統(tǒng)的功能包括:顯示用戶終端的上網(wǎng)狀態(tài),接受并顯示住戶報警,讀取水電氣表數(shù)據(jù)并產(chǎn)生報表,報警日志處理,系統(tǒng)管理等。用戶數(shù)據(jù)終端:用戶終端用來與管理系統(tǒng)通訊、并完成對各種計量信號和報警信號的采集、應(yīng)答主機的呼叫、回答上網(wǎng)狀態(tài),并提供操作面板歡迎用戶查詢。

用戶終端硬件結(jié)構(gòu)及RTL8019的配置

1、用戶終端結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示:系統(tǒng)由兩塊單片機組成,一塊負(fù)責(zé)五表讀數(shù)、安防紅外遙控器及安防信號的采集工作,另一塊負(fù)責(zé)驅(qū)動RTL8019通訊、家電控制,并響應(yīng)鍵盤及驅(qū)動液晶顯示。兩塊MCU之間通過串口交換數(shù)據(jù)。


 
2、RTL8019的配置RTL8019是一款高度集成的以太網(wǎng)控制芯片,它有兩種工作模式:一種是跳線模式j(luò)umper,一種是非跳線模式 jumperless,后者也支持Plug and Play。在單片機中一般都采用跳線模式選項。I/O端口的基地址IO_BASE_ADDRESS由單片機和8019之間的接線決定。此外8019還具有8個IRQ接口,本系統(tǒng)中沒用到IRQ,采用查詢方式。

8019輸入輸出地址共32個,地址偏移量為00H――1FH:其中00H--0FH共16個地址,為寄存器地址,寄存器分成4頁PAGE0――PAGE3,與NE2000兼容的寄存器只有3頁(Page0-Page2),為了保證驅(qū)動程序?qū)λ蠳e2000的網(wǎng)卡有效,不要去操作第四頁的寄存器。

10H--17H共8個地址,為DMA地址。18H--1FH共8個地址,為軟復(fù)位端口。8019的硬件復(fù)位很簡單,只需在上電時對RSTDRV輸出一高電平就可以了。8019復(fù)位的過程將執(zhí)行一些操作,比如將93c46讀入,將內(nèi)部寄存器初始化等,至少需要2毫秒的時間。推薦等待更久的時間之后才對網(wǎng)卡操作,比如100毫秒之后才對它操作,以確保完全復(fù)位。

ICS16B=LOW時采用8位DMA操作模式,上面的地址中只有18個是有用的: 00H--0FH共16個寄存器地址。10H DMA地址 (10H--17H的8個地址是一樣的,都可以用來做DMA端口,只要用其中的一個就可以了)。1FH 復(fù)位地址(18H到1FH共8個地址都是復(fù)位地址,每個地址的功能都是一樣的,只要其中的一個就可以了,但實際上只有18H、1AH、1CH、1EH這幾個復(fù)位端口是有效的,其他不要使用,有些兼容卡不支持19H、1BH、1DH等奇數(shù)地址的復(fù)位)。

網(wǎng)卡驅(qū)動及TCP/IP協(xié)議棧的簡化

從程序員的角度來說,對8019的操作是比較簡單的,驅(qū)動程序只需要將要發(fā)送的數(shù)據(jù)按一定的格式寫入芯片并啟動發(fā)送命令,8019會自動添加接收狀態(tài)、下一頁指針、以太網(wǎng)幀長度和校驗FCS段,并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之,8019收到物理信號后將其還原成數(shù)據(jù),按指定格式存放在芯片RAM中以便主機程序取用。簡言之就是8019完成數(shù)據(jù)包和電信號之間的相互轉(zhuǎn)換:數(shù)據(jù)包<===>電信號。以太網(wǎng)協(xié)議由芯片硬件自動完成,對程序員透明。驅(qū)動程序有3種功能:芯片初始化、收包、發(fā)包。發(fā)送數(shù)據(jù)包是先將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包通過DMA寫操作存入網(wǎng)卡芯片RAM,并給出發(fā)送緩沖區(qū)首地址(TPSR0、TPSR1)和數(shù)據(jù)包長度(TBCR0,TBCR1),啟動發(fā)送命令,網(wǎng)卡芯片會自動按以太網(wǎng)協(xié)議完成發(fā)送并將結(jié)果寫入狀態(tài)寄存器。接收數(shù)據(jù)包時,采用查詢的方式,根據(jù)CURR==BNRY+1?可以判斷是否收到新的數(shù)據(jù)包,如果有則通過DMA讀操作從網(wǎng)卡芯片RAM讀出數(shù)據(jù)。發(fā)送、接收子程序如下所示:


引言

住宅小區(qū)智能化(或稱為"智能小區(qū)")的概念是本世紀(jì)90年代引入國內(nèi)的,它是以家庭智能化為核心,包括遠(yuǎn)程抄表,家庭防盜報警,醫(yī)療救助,家電控制等功能,采用系統(tǒng)集成方法,建立一個溝通小區(qū)內(nèi)部住戶之間、住戶與小區(qū)綜合服務(wù)中心之間、住戶與外部社會的綜合信息交互系統(tǒng),從而為住戶營造一個安全、舒適、便捷、高效的居住和生活環(huán)境,F(xiàn)行的智能小區(qū)系統(tǒng)多是以RS485、CAN總線、LONWORKS等總線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),布線復(fù)雜,沖突多,系統(tǒng)不夠穩(wěn)定且涉及到消防安全及成本的考慮。而以太網(wǎng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),布線簡單,且也比CAN、LONWOKS等更便宜,更有利于小區(qū)智能化產(chǎn)品的兼容和統(tǒng)一。在當(dāng)今計算機技術(shù)及信息技術(shù)不斷發(fā)展的情況下,以及人們對家居生活的需求及觀念上的變化,電話、電視、計算機三網(wǎng)有合一的趨勢,將來智能小區(qū)的發(fā)展必定是以太網(wǎng)的天下。所以針對當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展情況和趨勢,對于基于IP的以太網(wǎng)家庭智能終端的研究順應(yīng)時代發(fā)展的潮流,有一定的現(xiàn)實意義。

智能小區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文中提出的小區(qū)智能系統(tǒng)由小區(qū)計算機管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、家庭智能終端(CDT)三個主要部分組成,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。


 

小區(qū)管理系統(tǒng)是指安裝在小區(qū)管理中心,完成全小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)據(jù)終端數(shù)據(jù)采集和處理的計算機系統(tǒng),對于用戶數(shù)較多的系統(tǒng),可以采用客戶機/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)。小區(qū)管理系統(tǒng)分為監(jiān)控微機(Client)和服務(wù)器(Server)兩個部分,客戶端只作數(shù)據(jù)采集使用,數(shù)據(jù)的處理在服務(wù)器端進(jìn)行。小區(qū)管理系統(tǒng)的功能包括:顯示用戶終端的上網(wǎng)狀態(tài),接受并顯示住戶報警,讀取水電氣表數(shù)據(jù)并產(chǎn)生報表,報警日志處理,系統(tǒng)管理等。用戶數(shù)據(jù)終端:用戶終端用來與管理系統(tǒng)通訊、并完成對各種計量信號和報警信號的采集、應(yīng)答主機的呼叫、回答上網(wǎng)狀態(tài),并提供操作面板歡迎用戶查詢。

用戶終端硬件結(jié)構(gòu)及RTL8019的配置

1、用戶終端結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示:系統(tǒng)由兩塊單片機組成,一塊負(fù)責(zé)五表讀數(shù)、安防紅外遙控器及安防信號的采集工作,另一塊負(fù)責(zé)驅(qū)動RTL8019通訊、家電控制,并響應(yīng)鍵盤及驅(qū)動液晶顯示。兩塊MCU之間通過串口交換數(shù)據(jù)。


 
2、RTL8019的配置RTL8019是一款高度集成的以太網(wǎng)控制芯片,它有兩種工作模式:一種是跳線模式j(luò)umper,一種是非跳線模式 jumperless,后者也支持Plug and Play。在單片機中一般都采用跳線模式選項。I/O端口的基地址IO_BASE_ADDRESS由單片機和8019之間的接線決定。此外8019還具有8個IRQ接口,本系統(tǒng)中沒用到IRQ,采用查詢方式。

8019輸入輸出地址共32個,地址偏移量為00H――1FH:其中00H--0FH共16個地址,為寄存器地址,寄存器分成4頁PAGE0――PAGE3,與NE2000兼容的寄存器只有3頁(Page0-Page2),為了保證驅(qū)動程序?qū)λ蠳e2000的網(wǎng)卡有效,不要去操作第四頁的寄存器。

10H--17H共8個地址,為DMA地址。18H--1FH共8個地址,為軟復(fù)位端口。8019的硬件復(fù)位很簡單,只需在上電時對RSTDRV輸出一高電平就可以了。8019復(fù)位的過程將執(zhí)行一些操作,比如將93c46讀入,將內(nèi)部寄存器初始化等,至少需要2毫秒的時間。推薦等待更久的時間之后才對網(wǎng)卡操作,比如100毫秒之后才對它操作,以確保完全復(fù)位。

ICS16B=LOW時采用8位DMA操作模式,上面的地址中只有18個是有用的: 00H--0FH共16個寄存器地址。10H DMA地址 (10H--17H的8個地址是一樣的,都可以用來做DMA端口,只要用其中的一個就可以了)。1FH 復(fù)位地址(18H到1FH共8個地址都是復(fù)位地址,每個地址的功能都是一樣的,只要其中的一個就可以了,但實際上只有18H、1AH、1CH、1EH這幾個復(fù)位端口是有效的,其他不要使用,有些兼容卡不支持19H、1BH、1DH等奇數(shù)地址的復(fù)位)。

網(wǎng)卡驅(qū)動及TCP/IP協(xié)議棧的簡化

從程序員的角度來說,對8019的操作是比較簡單的,驅(qū)動程序只需要將要發(fā)送的數(shù)據(jù)按一定的格式寫入芯片并啟動發(fā)送命令,8019會自動添加接收狀態(tài)、下一頁指針、以太網(wǎng)幀長度和校驗FCS段,并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之,8019收到物理信號后將其還原成數(shù)據(jù),按指定格式存放在芯片RAM中以便主機程序取用。簡言之就是8019完成數(shù)據(jù)包和電信號之間的相互轉(zhuǎn)換:數(shù)據(jù)包<===>電信號。以太網(wǎng)協(xié)議由芯片硬件自動完成,對程序員透明。驅(qū)動程序有3種功能:芯片初始化、收包、發(fā)包。發(fā)送數(shù)據(jù)包是先將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包通過DMA寫操作存入網(wǎng)卡芯片RAM,并給出發(fā)送緩沖區(qū)首地址(TPSR0、TPSR1)和數(shù)據(jù)包長度(TBCR0,TBCR1),啟動發(fā)送命令,網(wǎng)卡芯片會自動按以太網(wǎng)協(xié)議完成發(fā)送并將結(jié)果寫入狀態(tài)寄存器。接收數(shù)據(jù)包時,采用查詢的方式,根據(jù)CURR==BNRY+1?可以判斷是否收到新的數(shù)據(jù)包,如果有則通過DMA讀操作從網(wǎng)卡芯片RAM讀出數(shù)據(jù)。發(fā)送、接收子程序如下所示:


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