因此本設計主要完成的內容如下所示:
熟悉計算機網(wǎng)絡通信原理;
熟悉TCP/IP協(xié)議;
熟悉嵌入式的Internet技術;
完成模塊內部常用接口的調試工作;
完成TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議的實現(xiàn);
實現(xiàn)Web Sever服務功能;
完成電壓數(shù)據(jù)的讀??;
探究B類電壓表的實現(xiàn)方案。
基于PIC32單片機,關鍵在于網(wǎng)絡協(xié)議的實現(xiàn),結構框圖如圖2所示:
注:模塊上的網(wǎng)絡PHY為DP83848C,不具備IEEE1588幀檢測能力,需要更換成DP83640。DP83640芯片內置高精度IEEE1588時鐘,并設有由硬件執(zhí)行的時間標記功能,可為接收及發(fā)送信息包打上時鐘標記,以實現(xiàn)IEEE1588功能。
以太網(wǎng)本質上是一個物理層標準,作為一套完整的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議,必須具有高層控制協(xié)議,以太網(wǎng)使用了TCP/IP協(xié)議。以太網(wǎng)最典型的應用形式是Ehtemet+TCP/IP,即靈活的Ethemet底層加上幾乎已成通用標準的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議TCP/IP協(xié)議,使得以太網(wǎng)能夠非常容易地集成到以Internet和Web技術為代表的信息網(wǎng)絡中。
嵌入式以太網(wǎng)的實質是在嵌入式系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡化,使嵌入式系統(tǒng)能夠實現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡通信協(xié)議,接入以太網(wǎng)。將嵌入式系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議融合到一起主要有兩種方法:
1.硬件方式:使用有的TCP/IP芯片直接作為以太網(wǎng),這種方法的優(yōu)點是:可靠性高,執(zhí)行速度快,但往往硬件電路復雜,價格昂貴,硬件成本高。
2.軟件方式:將TCP/IP協(xié)議以軟件方式嵌入到嵌入式系統(tǒng)的ROM中。一般來說,TCP/IP協(xié)議棧都比較龐大,在嵌入式系統(tǒng)中很難支持完整的TCP/IP協(xié)議棧,因此要根據(jù)嵌入式網(wǎng)絡產(chǎn)品的特點,精簡TCP/IP協(xié)議,實現(xiàn)與需要相關的部分,大幅度減少對于系統(tǒng)資源的需求。
本設計采用第二種方法。以太網(wǎng)技術是LXI的技術基礎,LXI標準規(guī)定了對以太網(wǎng)的硬件要求和相關配置要求。LXI規(guī)范中規(guī)定設備必須使用合適的IEEE 802.X PHY/MAC規(guī)范實現(xiàn)以太網(wǎng)。以太網(wǎng)的物理連接必須使用IEEE 802.3規(guī)范。推薦使用RJ45作為LAN連接器。LXI設備應支持千兆位以太網(wǎng),并能保證在10/100Base-T低速以太網(wǎng)中正確運行。用戶通過訪問顯示器或粘貼在模塊上的標簽可以獲得模塊的MAC地址。模塊必須包括以太網(wǎng)連接的監(jiān)視功能。另外,LXI設備應包括Auto-MDIX(自動線序識別)功能,并支持缺省的網(wǎng)絡速度自動協(xié)商功能。
在LAN配置方面,LXI設備必須支持TCP/IP網(wǎng)絡,至少支持IPv4,其中包括IP、TCP、UDP等協(xié)議。同時還要求設備支持ICMP協(xié)議。規(guī)范要求設備必須支持三種IP地址配置技術:動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)、動態(tài)配置本地鏈路地址(Auto-IP)和手動設置。其中,DHCP是在使用以太網(wǎng)路由器的大型網(wǎng)絡中自動分配IP地址的方法,此時通過DHCP服務器獲得設備的IP地址;Auto-IP方式適用于由以太網(wǎng)交換機(或集線器)組建的小型網(wǎng)絡或特設網(wǎng)絡,以及由交叉網(wǎng)絡組建的兩節(jié)點網(wǎng)絡;手動方式可用于所有類型拓撲結構的網(wǎng)絡,此時用戶手動設置LXI設備的IP地址。LXI設備需提供LAN配置初始化機構(LCI),實現(xiàn)VXI-11發(fā)現(xiàn)機制,從而能容易地在網(wǎng)絡上被識別。
儀器發(fā)現(xiàn)技術可以依靠VXI-11標準來實現(xiàn),VXI-11標準基于TCP/IP協(xié)議模型和客戶機/服務器架構,利用ONC/RPC技術提供IO通道給LXI儀器的遠程控制端,建立Core、Abort、Interrupt三類信道,實現(xiàn)儀器間的信息傳輸。儀器發(fā)現(xiàn)的過程實際上是儀器與服務器之間進行信息交互的過程:儀器向服務器發(fā)送通信請求;服務器收到信息則知道有儀器接入網(wǎng)絡,建立連接并發(fā)送查詢消息;儀器根據(jù)查詢做出相關應答;服務器收到應答信息,完成儀器發(fā)現(xiàn)。發(fā)送的查詢消息應包括標準SCPI命令“IDN”等。
每個LXI儀器都是一個獨立的網(wǎng)絡設備,所有LXI儀器都必須提供包括產(chǎn)品主要信息在內的歡迎網(wǎng)頁及LAN配置網(wǎng)頁, B類設備還要具有同步配置網(wǎng)頁。此外,儀器還可以提供狀態(tài)/其他頁面,來顯示儀器的當前狀態(tài)和其他信息。這些網(wǎng)頁通過HTTP80端口連接到網(wǎng)絡,并可以通過標準W3C網(wǎng)絡瀏覽器查看。從Web接口的角度看,LXI儀器類似于一個Web服務器【10】, 通過這些Web頁,用戶可以配置網(wǎng)絡參數(shù),檢測設備的連通性,以及對LXI設備進行便捷的操作。
本設計可選用適合于嵌入式應用的Boa Web服務器作為LXI設備的Web服務器,Boa服務器支持HTTP 1.0規(guī)范,具有配置簡便,內存占用小等特點。Boa服務器可以通過CGI程序處理用戶提交的表單數(shù)據(jù)并動態(tài)更新網(wǎng)頁中的數(shù)據(jù),能夠滿足LXI設備對Web接口的需求。
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