E5122的家庭网络控制系统

1、E5122的家庭网络控制系统摘要对家庭控制系统的方案、 组成、硬件配置、软件设计、工作原理、 功能以及技术性能进行了论述。给出了通过单片机进行数据采集，并通过网络协议处理器将数据打包 成以太网协议包发送到以太网上，从而实现基于以太网的远程控制方案。关键词以太网；控制系统；8019; 5122 1系统简介家庭智能控制系统的幵发主要基于短信息技术、自动控制技 术、计算机技术、数字通信技术及加密技术。该系统利用相关的网络、计算机系统和控制器，以无线网络和有线网 络为基本控制指令和数据信息传送方式来实现手机无线遥控和数据传送， 并通过专设的短信控制中心和服务中心，来为家庭和小区管理提供全方位 的数字化

2、服务。家庭智能控制系统具有手机远程控制、自动报警、呼叫社区服务、物 业管理等功能。还可以根据用户群的需要向生活联网服务、智能办公等方向无限扩展。一般情况下，只要将设备接入I nternet/Intranet 网，原则上只要实现TCP/IP网络协议就可以了。TCP/IP协议及其应用是一项复杂的系统工程。该协议的建立要经过缜密的设计过程，全套协议实现起来比较复杂。在嵌入式系统中实现该协议有一定的难度。在实际应用中，如果要完全实现该协议，比较合理的方案是直接利用集成的TCP/IP协议芯片将系统中央控制单元和TCP/IP协议 处理单元进行分离。另一方面，也可以对原有的TCP/IP进行精简，而只保留实际

3、应 用系统所需要的一些协议，从而使核心芯片既能实现网络的数据传输任务， 又可完成对任务的监控。因为，对原有的TCP/IP协议进行精简可大大减轻系统实现的难 度，同时也可以提高系统的效率和可靠性。图1 2系统工作原理图1所示是一个基于E5122网络协议处理器的家 庭网络控制系统的原理框图。图中，以家庭中的三表数据作为采集信号，并将其通过采样保持电路 处理以后送入单片机，然后由单片机把数据通过串口送入E5122网络 协议处理器中进行打包处理，以将数据打包成TCP/IP协议包，最后 再把该数据包通过RTL8019AS以太网控制器发送到以太网上。本系统采用CPLD芯片EPM7128S作为译码和驱动电路

4、。由于家庭用户终端一般对数据交换的速率要求不高在1ME/s以 下，所以可采用一般高速单片机来写入TCP/IP协议，这样既可满足 功能要求，又能降低成本，用户也容易接受这样的价格。3TCP/IP协议解析芯片E5122E5122是上海精致科技公司研制的飞虹系列网络协议处理器其外部晶振频率为2 2.1 1 8 4 MHz,工作电压为5Vo可为硬件实现TCP/IP协议提供API接口，并可以I2C协议 或RS 2 3 2接口方式与用户端进行通信，其通信接口支持带I2C接 口的MPU，同时还为不带I2C接口的MPU提供I2C驱动程序。E5122与网络的接口为以太网接口，可通过以太网控制芯片RT L8019

5、连接到以太网。其串行速率最大可达1 15.2kbps，并可实现真正实时传送。E5122是完成TCP/IP协议的专用芯片，可用以实现以太网 和串口之间的协议转换，该器件只需外接MCU就可为串口设备提供完善 的网络通信解决方案。本系统采用的MPU为8 9C52单片机，而且只需在单片机程序中 简单调用API函数即可。范文先生网收集整理图2所示是E5122的结构框图。该设备可做为服务器端，即首次连接网络时，客户机端主动请求连接 服务器端作为被动端进行监听，同时接受局域网内联网远端客户的主动查 询访问，并将设备信息返回给客户该设备同样也可以作为客户机主动和局域网内或In - ternet上的主机进行通信

6、。E5122芯片外部使用32kBRAM来为以太网进行数据缓冲。它使用2 5 6字节最少为2 5 6字节的串行EEPROMI2C总 线接口来存储系统参数。用户可通过串口与E5122进行通信，E5122的作用是完成TCP/IP协议和串口通信协议，同时支持普通串口和用户设备的交互， 并可通过外接RTL8019AS控制芯片来实现网络连接。4硬件电路设计4.1接口电路在具体使用中，由于单片机本身的限制，设计时可采用跳线方式将JP引脚接高电平；而用E5122与RTL8 0 19AS的接口来传输网络数据。当系统初次运行时，E5122会对RTL8019AS进行初始化， 同时设置其工作模式以及中断源等。RTL8

7、0 19AS接收到数据时会触发E5122中断，此时E5122将 通过A8A13和A15来选择RTL80 19AS的寄存器地址和 存储器地址并控制和实现数据的读取，当有数据通过E5122发送给R TL8019AS时，系统将通过地址线设置RTL8019AS的相应 寄存器以进行数据发送。其具体的接口电路如图3所示。4.2I2C总线数据存储器I2C总线是INTERINTEGRATEDCIRCUITBUS的缩写，即内部集成电路总线。I2C总线是由Philips公司首先提出的串行通讯接口规范，该总线使用串行数据线SDA 和串行时钟线SCL 来进行主从器件之间的数据传输，接口十分简单。I2C总线上的数据传输

8、率可达10 0kbit/s，快速模式下可 达4 00kbit/s。在I 2 C总线传输中，当S C L为高时，S D A由高变低为幵始条件； 而当S C L为高时，S D A由低变为高则为停止条件。S D A和S C L都是双向传输线，S DA线上的数据在时钟为高期间 必须是稳定的，只有当SCL线上的时钟信号为低时，数据线上的状态才 可以改变。输出到S D A线上的每一个字节必须是8位，每次传输的字节不受限制，但每个字节必须有一个应答位。4 . 3隔离耦合变压器设计时应采用11隔离变压器，同时应避免雷电引起的感应电压损坏后级电路。此外，还需完成平衡-不平衡的转换隔离、传输和匹配。4 . 4复位

9、与看门狗电路通过看门狗电路可在程序跑飞或死机时，对 系统进行重新置位或复位，以使系统恢复正常运行。其电路如图4所示。该电路采用MAX 8 1 3 L来完成电源复位和看门狗功能。5应用中应注意的几个技术问题在实际应用过程中，应注意以下几个问 题1传输速度在系统中，上位P C机与下位测控设备之间的数据交换速度 取决于以太网接口模块的传输速度；而它的传输速度则取决于以太网接口 芯片的速度、单片机的处理速度以及和设备交换数据的方式。测控系统要传送的一般是控制命令和测量数据，且数据量不大模块与测控设备之间可采用RS 2 3 2、R S- 4 8 5 CAN等串口方式进行连接，其通信速率仅几十k b/s或

10、上百kb/s而以太网接口芯片的速度10 Mb/s和微处理器的速度远大于串口通信速度。因此，传输速率主要取决于串口的通信速率。当对传送速率要求很高时如传送图像，以太网接口模块与测控设备之间就不能再采用串口进行连接，而必须采用并口连接。这时传输速率取决于微处理器的处理速度。建议选用一些高速单片机，如P89C52RX系列或SX系列等。2IP地址以太网测控系统中的测控设备要通过模块进入以太网，就 必须确定自己的IP地址。IP地址的获得有两种方式一是动态获得IP地址，二是固定分配I P地址。由于E5122不支持RARP反向地址解析协议，故无法获得动态 IP地址，只能用固定IP地址。3安全控制在小型封闭式

11、局域网中进行测控时，安全问题一般不大。但在广域网甚至因特网上进行测控时，安全控制就至关重要。为此，应采用4 812 8位的用户密码来保护测控设备的安全，以 使合法用户可修改、设定自己的密码。这样网络非法用户即使窃取了IP地址，由于没有用户密码，也无法 操作设备。4实时性问题测控系统在很多场合都要强调它的实时性，但以太网不 是一个实时系统。它的载波侦听冲突检测CSMA/CD通信方式决定了以太网中IP包的传输会有延迟，甚至丢包，这是利用以太网组成分布式测控系统的最大缺点。但是，现在以太网的速度越来越快，在百兆甚至千兆网或一些小型封 闭式局域网中，当网络的繁忙程度大为减轻时，IP包几乎没有冲突，因 而传输延迟、丢包现象将大大减小，而不会影响测控系统的正常工作。同时在系统的网络层之上，如能增加应答协议，则丢包问题就可基 本解决。5连接方式该模块有两个插座一个是RJ-45插座，可用双绞线直 接连接到以太网