基于W3100A的IP荷重传感器设计VIP免费

第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页基于W3100A的IP荷重传感器设计工业生产中，传统测控系统已逐渐由集中式向分散式方向发展。分布在现场的传感器和执行机构的智能越来越强，它们之间也越来越表面出对通信的迫切要求。随着Internet的迅速发展，TCP/IP协议正逐渐成为一种世界通用的网络通信协议标准。如果让处于现场的传感器实现TCP/IP协议，也就是把网络连接功能嵌入到现场传感器中，使传统的传感器真正成为一个独立的网络结点，数据采集、信息传输等都能直接在Intranet/Internet上以Web方式进行，既统一了标准，又达到了远程控制和操作的目的[1]，基于W3100A的嵌入式IP荷重传感器正是为实现这种目的而设计的。1IP荷重传感器结构嵌入式IP荷重传感器是在智能传感器的基础上发展起来的，具有Internet功能的新型传感器。其实质是在传统传感器的基础上实现TCP/IP网络通信协议接口，将传感器作为网络节点直接与计算机网络通信。它的组成主要有：敏感单元、智能处理单元和TCP/IP通信协议接口。图1为嵌入式IP荷重传感器的结构框图。整个传感器的工作原理如下[2]：传统的传感器将被测荷重信号转换为电信号，先通过A/D转换器转换为数字信号，再经过微处理器的数据处理（滤波、校准）将结果传送给网络；与网络的数据交换由基于TCP/IP协议的网络接口模块完成。嵌入式IP荷重传感器的内部存储器存储传感器的物理特征，如偏移、灵敏度、校准参数等；微处理器实现数据的处理及输出校准；TCP/IP协议实现传感器的网络连接。与传统的传感器相比，基于W3100A的嵌入式IP传感器具有可靠、便宜、扩展性好的优点，而且可以在内部直接对原始数据加工、处理，并通过Intranet/Internet与外界进行数据交换，因而它具有微型化、网络化和智能化的特点。由于传感器可与Intranet/Internet互连，因而实现了资源共享。第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页2TCP/IP协议栈的几种实现方案IP传感器的实现的关键在于网络化接口的设计，而网络化接口实现的关键TCP/IP通信协议的实现。目前，实现的方法有下面两种：（1）基于软件来实现TCP/IP协议堆栈。通过将TCP/IP协议栈移植到系统中，然后调用相关的API函数实现网络通信。或者不采用移植的方法，参照标准的TCP/IP协议精简相应的协议层，编写相关的API函数完成简易的TCP/IP通信。但是这种方法需要有操作系统、高性能MCU及大容量存储器的支持。（2）直接采用TCP/IP协议栈芯片。这种方案的主要优点在于，应用系统的设计不必考虑任何网络协议，只需要解决并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与Internet网络连接，实现数据对网络的传送，且不需要操作系统的支持。本文基于W3100A芯片的嵌入式IP何重传感器就是采用这种方法实现的。3传感器系统硬件设计3.1W3100A芯片简介W3100A是韩国Wiznet公司生产的一种TCP/IP协议栈芯片，其中包含的协议层有TCP/（传输控制协议）、IP（网际协议）、UDP（用户数据报协议）、ICMP（因特网控制报文协议）和协议的DLC（数据链路控制），以及MAC协议。该芯片提供2个接口给上层应用层--MCU接口和I2C接口，1个MII（MediaIndependentInterface）接口给底层物理层。芯片支持全双工4M－5Mb/s的数据通信；内部带有双口RAM的数据缓冲器，64引脚LQFP封装，内部结构如图2所示。第3页共6页第2页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共6页芯片内部提供512B的控制寄存器存储空间和16KB的数据存储缓冲器。其中8KB传输数据缓冲器供MCU传输数据用，MCU只能写而不能读；8KB接收数据缓冲器供MCU接收数据用，MCU只能读而不能写。芯片提供寄存器供MCU访问，具体的寄存器分类如下：控制寄存器（命令、状态及中断）；系统寄存器（网关地址、子网掩码、IP地址等）；用于数据收、发的指针寄存器；通道操作的通道寄存器。各寄存器功能和地址参阅文献[3]。3.2硬件接口及其数据传输W3100A提供了并口和串口两种方式实现与MCU的通信[4]。图3为基于I2C的串口连接是方式。其中MCU为传感器中的处理器，以太网物理层设备选用R...