摘要：隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)已經(jīng)滲透到了控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的控制層和設(shè)備層，然而大量的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備尚不具備網(wǎng)絡(luò)接口，主要通過串行口進(jìn)行通訊，以至無法直接接到以太網(wǎng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，３２位微處理器成為嵌入式市場應(yīng)用的主流，本文選用３２位微處理器ｓ３ｃ２４１０作為主芯片開發(fā)嵌入式接口控制器，實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換．在不改變原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，為其添加網(wǎng)絡(luò)接口，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)串口設(shè)備接入以太網(wǎng)。

　　１　前言

　　以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，在工業(yè)自動化和過程控制領(lǐng)域得到了越來越的應(yīng)用。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信息層大都采用以太網(wǎng)，而在控制層和設(shè)備層一般采用不同的現(xiàn)場總線或其他專用網(wǎng)絡(luò)。目前，隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)已經(jīng)滲透到了控制層和設(shè)備層�；谝蕴W(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)最典型的應(yīng)用形式是ｅｔｈｅｒｎｅｔ＋ｉｃｐ／ｉｐ，它的底層是ｅｔｈｅｒｎｅｔ，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層采用國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)ｔｃｐ／ｉｐ．然而大量的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)械手等設(shè)備，這些設(shè)備最常用的通訊方式為ｒｓ－２３２／４８５／４２２串行接口，不具備網(wǎng)絡(luò)接口，以至無法直接接到以太網(wǎng)。

　　隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，以微控制器／微處理為硬件核心的嵌入式系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，并在無線通訊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文選用基于ａｒｍ９和ａｒｍｌｉｎｕｘ開發(fā)嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口控制器，實現(xiàn)串行口數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，通過這種方式，可以使傳統(tǒng)串口設(shè)備成為具有網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備，直接接入工業(yè)以太網(wǎng)。

　�。病∏度胧骄W(wǎng)絡(luò)接口控制器工作原理

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口器選用ｄｍ９０００ｅ芯片作以太網(wǎng)控制器，來完成與上級以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，采用３２位微處理器ｓ３ｃ２４１０和嵌入式ｌｉｎｕｘ進(jìn)行協(xié)議實現(xiàn)和數(shù)據(jù)處理，然后將處理過的數(shù)據(jù)下傳給底層設(shè)備終端；把從底層終端設(shè)備接收的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和協(xié)議實現(xiàn)，通過ｄｍ９００ｅ傳輸?shù)剑椋睿簦澹颍睿澹羯�。工作原理如１所�?/p>

　�。场∏度胧骄W(wǎng)絡(luò)接口控制器硬件平臺

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口控制器硬件平臺的整體連接框圖如圖　２　所示。本文選用基于ａｒｍ９內(nèi)核ａｒｍ９ｔｄｍｉ的３２位微處理器ｓ３ｃ２４１０作為主控芯片。ｓ３ｃ２４１０處理器是ｓａｍｓｕｎｇ公司基于ａｒｍ公司的ａｒｍ９２０ｔ處理器核，采用０．１８ｕｍ制造工藝的３２位微控制器。該處理器擁有：獨立的１６ｋｂ指令ｃａｃｈｅ和１６ｋｂ數(shù)據(jù)ｃａｃｈｅ，ｍｍｕ，支持ｔｆｔ的ｌｃｄ控制器，ｎａｎｄ閃存控制器，３路ｕａｒｔ，４路ｄｍａ，４路帶ｐｗｍ的ｔｉｍｅｒ　，ｉ／ｏ口，ｒｔｃ，８路１０位ａｄｃ，ｔｏｕｃｈ�。螅悖颍澹澹罱涌�，ｉｉｃ－ｂｕｓ　接口，ｉｉｓ－ｂｕｓ　接口，２個ｕｓｂ主機(jī)，１個ｕｓｂ設(shè)備，ｓｄ主機(jī)和ｍｍｃ接口，２路ｓｐｉ。ｓ３ｃ２４１０處理器最高可運(yùn)行在２０３ｍｈｚ。本系統(tǒng)的ｆｌａｓｈ存儲器選ｉｎｔｅｌ公司的２８ｆ１２８，ｓｄｒａｍ芯片選用兩片ｈｙ５７ｖ５６１６２０構(gòu)成３２位的存儲器系統(tǒng)．

　　以太網(wǎng)控制器芯片選擇ｄｍ９０００，它是完全綜合的、成本較低的單一快速，具有通用的處理器接口，１０／１００ｍ自適應(yīng)，以及４ｋ雙字節(jié)靜態(tài)存取存儲器。它被設(shè)計為低功耗、高處理性能，支持３．３ｖ到５ｖ的容差。ｄｍ９０００提供一個ｍｉｉ接口來連接ｈｐｎａ設(shè)備或者其他支持ｍｉｉ接口的收發(fā)器，并支持８位、１６位、３２位的接口來適應(yīng)不同的處理器對內(nèi)部存儲器的訪問，它支持ｉｅｅｅ８０２．３ｕ規(guī)格，還支持ｉｅｅｅ�。福埃玻常p工流控制。在ｄｍ９０００和ｒｊ４５接口之間需要用漢仁電子有限公司的網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器ｈｒ６０１６２７來連接，網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器起信號傳輸、阻抗匹配、波形修復(fù)、雜波抑制以及高電壓隔離等作用，以保護(hù)系統(tǒng)的安全。

　　圖１嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口控制器工作原理

　　圖　２嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口控制器硬件框

　�。础∏度胧讲僮飨到y(tǒng)的選擇

　　本系統(tǒng)的設(shè)計，網(wǎng)卡驅(qū)動和ｔｃｐ／ｉｐ協(xié)議的實現(xiàn)是重點，選擇嵌入式ｌｉｎｕｘ，它已經(jīng)嵌入了ｔｃｐ／ｉｐ協(xié)議棧，使ｔｃｐ／ｉｐ協(xié)議得以實現(xiàn)。嵌入式ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)支持多種類型的網(wǎng)卡如各種ｌｏｍ／ｌｏｏｍ，１０００ｍ　的ｅｔｈｅｍｅｔ網(wǎng)卡等。對于�。洌恚梗埃埃埃逡蕴W(wǎng)控制器，嵌入式ｌｉｎｕｘ已經(jīng)提供了很好的支持，移植過程中只需要修改源代碼和配置相應(yīng)模塊即可實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的支持。

　�。怠∫蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)與串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)

　　本文開發(fā)的接口控制器主要完成兩個功能，即將串口接收到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)卡發(fā)送至以太網(wǎng)，將網(wǎng)卡接收到的