基于DM9000的以太網(wǎng)藏文信息控制平臺

發(fā)布時(shí)間:2011-1-18 14:35    發(fā)布者:eetech
關(guān)鍵詞: DM9000 , 藏文 , 信息控制 , 以太網(wǎng)
隨著(zhù)IT技術(shù),特別是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò )給人們的生活帶來(lái)了方便與快捷,這也使得“智能住宅”、“家庭自動(dòng)化”等技術(shù)倍受關(guān)注。盡管目前從事網(wǎng)絡(luò )家電控制方面設計人員較多,但以少數民族語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的相關(guān)設計卻很少。本方案正是基于藏文信息交流平臺,結合目前網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展趨勢,立足廣大藏族同胞的實(shí)際而提出的,它是以SPCE061A為主控制器,DM9000為以太網(wǎng)MAC控制器,配合一定的外圍電路而實(shí)現的基于TCP/IP協(xié)議棧的簡(jiǎn)易服務(wù)器。當用戶(hù)通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)該服務(wù)器存儲的藏語(yǔ)網(wǎng)頁(yè)時(shí),服務(wù)器會(huì )解析出用戶(hù)的相應操作指令并將其轉化成電信號,借助控制電路對相應家電進(jìn)行控制。

1 系統硬件設計

該系統設計是一個(gè)簡(jiǎn)單易行的網(wǎng)絡(luò )家電終端設備,利用互聯(lián)網(wǎng)資源使廣大藏族同胞在工作的同時(shí)可輕松自如地控制家電;谝陨峡紤],因此,該終端設備能夠與因特網(wǎng)相互通信;TCP服務(wù)器必須提供藏文服務(wù),方便藏族同胞操作;終端設備操作簡(jiǎn)單明了;采用交流220 V供電;具有指示燈和藏語(yǔ)語(yǔ)音播報等操作指示;考慮到安全性,必須密碼登錄,同時(shí)能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)監控家電狀態(tài)。




圖l為該系統硬件設計組成框圖,主要由SPCE061A主控板、DM9000控制模塊、電源電路、外接電器控制電路、揚聲器組成。其中,DM9000以太網(wǎng)控制模塊通過(guò)16位單片機SPCE061A直接控制,完成相應數據包的收發(fā)和解析,解析完成后,再由SPCE06iA向外接電器控制電路、揚聲器以及指示燈模塊發(fā)出操作指令,進(jìn)而控制家電。

1.1 SPCE061A主控板

高性?xún)r(jià)比、16位單片機SPCE061A可方便靈活實(shí)現語(yǔ)音的錄放系統,該器件擁有8路10位精度的A/D轉換器,其中l路為音頻轉換通道,內置自動(dòng)增益電路,便于實(shí)現語(yǔ)音錄入:2路10位精度的A/D轉換器,只需要外接功放(SPY0030A)即可完成語(yǔ)音播放。另外,該器件還具有易學(xué)易用的效率較高的指令系統和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中,可實(shí)現C語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調用,并提供語(yǔ)音錄放的庫函數,只要了解庫函數使用,就很容易完成語(yǔ)音錄放。

SPCE061A主要特性如下:16位un’SP微處理器:內核工作電壓VDD為3.3~3.6 V(CPU),IO端口工作電壓VDH為VDD~5.5 V;CPU時(shí)鐘為0.32~49.152 MHz:內置32 K字Flash;可編程音頻處理;32位通用可編程輸入/輸出端口;14個(gè)中斷源來(lái)自于定時(shí)器A/B,時(shí)基,2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入,鍵喚醒;使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM S240方式(2.4 kbit/s),能存儲210 s的語(yǔ)音數據:鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統時(shí)鐘信號。這里需要注意的是:I/O連線(xiàn)不能接反,采用穩壓電源供電,且電壓為5~6 V;流經(jīng)I/O端口的電流不宜過(guò)大,防止I/O端口燒壞。

1.2 以太網(wǎng)模塊

以太網(wǎng)模塊是以太網(wǎng)數據包收發(fā)控制模塊,該模塊與控制器配合,除了可完成以太網(wǎng)數據包收發(fā)外,還具有4 Mbit的串行Flash存儲器SPR4096,為用戶(hù)提供一個(gè)較大容量的存儲空間。在網(wǎng)絡(luò )中可自動(dòng)獲得同設定MAC地址一致的IP包,完成IP包的收發(fā)。該設計方案中以SPCE06lA單片機為主控制器,用以控制DM9000完成以太網(wǎng)數據包收發(fā)以及TCP/IP協(xié)議實(shí)現。DM9000主要特性如下:工作電壓為5 V,與MCU連接模式有ISA 8 bit/ISA 16 bit模式,并支持3.3 V和5 V的I/O控制;支且持EEPROM(93C46),可供存放系統所需信息。圖2給出該以太網(wǎng)模塊的硬件電路連接。





這里需注意的是:SPCE06lA主控板和以太網(wǎng)模塊必須共地,最好采用同一電源供電,該以太網(wǎng)模塊供電電壓必須為5 V,控制I/O端口電壓為3.3 V;SPCE061A主控板和以太網(wǎng)模塊之間用于數據傳輸的控制線(xiàn)的長(cháng)度應不超過(guò)20 cm;供電電流大于200 mA。

1.3 控制電路

外接電器控制電路是實(shí)現單片機到電器控制的主體,單片機通過(guò)處理網(wǎng)頁(yè)得到用戶(hù)的操作指令,將指令轉化為電信號通過(guò)單片機的I/O接口送給外接電器控制電路,經(jīng)三極管的兩級放大,再通過(guò)繼電器完成外接電器與交流220 V電源的接通和斷開(kāi)以及指示燈的點(diǎn)亮和熄滅等操作。圖3為控制電路原理圖。



在設計該控制電路時(shí),應注意的是:控制電路的繼電器工作電壓為6 V,但實(shí)際供電電壓應大于6 V,以保證繼電器更好的工作;指令控制端口的電壓應為5 V,如果達不到,應加放大電路放大,以免影響指令執行。

1.4 電源及供電轉換電路

該電源電路設計是將交流220 V通過(guò)變壓器轉換成直流9 V,為外接電器控制電路供電,同時(shí)在通過(guò)三端集成穩壓器7805將直流12 V轉換成5 V,分別給SPCE061A主控板和以太網(wǎng)模塊供電。這樣可使用戶(hù)采用最常用的電源,即可為對該設備供電。其電路如圖4所示。




圖4中,變壓器的選擇要合適,三端集成穩壓器要做好散熱設備,以免燒壞,導致整個(gè)設備無(wú)法正常工作。

2 系統軟件設計

2.1 服務(wù)器程序

根據需求分析,軟件設計需要實(shí)現在藏文基礎上的TCP服務(wù)器,同時(shí),考慮到人性化,在家電動(dòng)作方面也給出藏文語(yǔ)音提示,其核心是unIP的移植和TCP服務(wù)器的實(shí)現。其中,unIP協(xié)議棧是運行在凌陽(yáng)公司unSP系列單片機上的一個(gè)精簡(jiǎn)TCP/IP協(xié)議棧。協(xié)議棧的初始版本由LwIP移植而來(lái),它不僅僅只是LwIP說(shuō)明的arch目錄下的改動(dòng), core部分也做了不少的修改以適應unSP的16 bit的特性到協(xié)議棧中,unSP并不具有8 bit的數據類(lèi)型,地址也是以16 bit為單位,因此unIP與LwIP并不兼容,此外還增加DNS Client域名解析客戶(hù)端以及分應用實(shí)例,例如WEB SERVER等。保持協(xié)議棧的完整性。該設計方案需利用unIP協(xié)議棧中提供的運輸層TCP協(xié)議,建立應用層HTTP協(xié)議,以便完成Web服務(wù)器,使得網(wǎng)頁(yè)和服務(wù)器的數據能夠相互通信。

單片機端TCP服務(wù)器的實(shí)現:HTTP協(xié)議是一個(gè)常見(jiàn)應用層協(xié)議,它是基于TCP協(xié)議的。在本方案中通過(guò)unIP提供的TCP/IP協(xié)議的一些接口函數API實(shí)現該應用層協(xié)議。實(shí)現整個(gè)服務(wù)器的具體思路為:

1)初始化unIP協(xié)議棧,然后使用DM9000創(chuàng )建一個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口,添加至unIP協(xié)議棧內,并將其設置為unlP協(xié)議棧的默認網(wǎng)絡(luò )接口。

2)申請創(chuàng )建一個(gè)TCP協(xié)議控制塊,并將其配置為監聽(tīng)80端口(Web 服務(wù)的默認端口),同時(shí)設置好TCP協(xié)議接收連接的回調函數(指用戶(hù)將自行定義的函數的函數指針通過(guò)某種方式告訴協(xié)議棧,使得協(xié)議棧在適當時(shí)候,通過(guò)該函數指針調用該函數,從而執行用戶(hù)操作)。

3)建立循環(huán),在循環(huán)中不斷檢測DM9000是否有新的數據輸入,并將接收到的數據包送至協(xié)議棧處理。當TCP的3次握手完成后,協(xié)議棧自動(dòng)調用用戶(hù)設置好的接收連接回調函數,交由應用層處理連接建立后的事宜。

由上述思路,構思出基于TCP協(xié)議的服務(wù)器的流程,如圖5所示。




2.2 藏文網(wǎng)頁(yè)部分設計

藏文網(wǎng)頁(yè)的實(shí)現有兩種方案:使用圖片形式和標準藏文國際編碼(UTF-8)。前者是所有的操作系統都可打開(kāi)所做的藏文網(wǎng)頁(yè)。但處理過(guò)程相對繁瑣;后者采用國際藏文編碼,網(wǎng)頁(yè)制作簡(jiǎn)單,但所做的網(wǎng)頁(yè)必須在裝有藏文字庫的系統上顯示。本方案的網(wǎng)頁(yè)需通過(guò)網(wǎng)頁(yè)轉換工具將相應的網(wǎng)頁(yè)數據存儲到單片機中。由于網(wǎng)頁(yè)轉換工具無(wú)法保存圖片信息,故只能選擇后者。

監控界面在本方案中以3個(gè)電器(空調、燈、音樂(lè ))為例設計的,電器的操作設計通過(guò)按鈕控制,電器狀態(tài)的監控通過(guò)游走的表顯示,當未對電器操作時(shí)電器的狀態(tài)默認為“C”(關(guān)閉),當電器被打開(kāi)后狀態(tài)欄的狀態(tài)是“0”(打開(kāi)),其網(wǎng)頁(yè)如圖6所示。




制作好的藏語(yǔ)網(wǎng)頁(yè)文件經(jīng)過(guò)“NetpagetoC”網(wǎng)頁(yè)轉換工具將網(wǎng)頁(yè)數據轉換成C文件添加到相應的工程位置中,從而完成網(wǎng)頁(yè)數據在SPCE0-6lA與以太網(wǎng)模塊所構成的服務(wù)器中的存儲。

3 系統測試

將以DM9000以太網(wǎng)模組和單片機組成的TCP服務(wù)器終端直接接到交換機上,即可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)該終端設備。把TCP服務(wù)器接好后,通過(guò)能夠連接Internet的PC機即可直接登陸到該TCP服務(wù)器,并且可設置相應的家用電器的狀態(tài)。本方案采用控制接線(xiàn)板供電線(xiàn)路的開(kāi)關(guān)進(jìn)行模擬。登陸TCP服務(wù)器后,點(diǎn)擊家用電器的開(kāi)或關(guān),在網(wǎng)絡(luò )通暢時(shí),家用電器能夠在小于l s的時(shí)間內響應PC機的控制指令。該系統設計的主控板消耗電流20 mA;太網(wǎng)模組消耗電流為212 mA;接線(xiàn)板控制驅動(dòng)電路消耗電流40 mA。

4 結論

經(jīng)測試各項功能指標均達到系統設計要求。本方案結合西藏地區人民日益增長(cháng)的物質(zhì)文化生活的需要,立足于解決和提升藏族同胞實(shí)際的生活質(zhì)量,在需求方面盡量考慮藏民們需要的同時(shí),具有操作簡(jiǎn)便,界面友好等特點(diǎn)。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)該系統設計,其將具有一定的市場(chǎng)前景。
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axw_bab 發(fā)表于 2011-11-29 12:35:32
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①10/100MB/S SWITCH和高速以太網(wǎng)絡(luò )芯片 
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        DM9003EP-64PIN LQFP,采用0.25工藝制成,2PORT SWTICH,支持遠程喚醒,HP 雙絞線(xiàn)自適功能
        DM9000AEP LQFP48PIN,采用0.25工藝制成,低功耗供電電壓2.5V-3.3V      
        DM9000CEP LQFP48PIN,采用0.18工藝制成,低功耗供電電壓1.8v-2.5v,支持AUOT-MIX功能.
        DM9000CIEP_工規網(wǎng)絡(luò )芯片(工作溫度-45--80度)
        DM9000E - (SMSC LAN91C111 Equivalent)ISA接口高速以太網(wǎng)絡(luò )三合一單芯片(含 MII / RMII 接口).       
②10MB/S 以太網(wǎng)絡(luò )芯片 
        DM9008AE - 0.25工藝制成,LOCAL BUS接口以太網(wǎng)絡(luò )三合一單芯片
③10/100MB/S 高速以太網(wǎng)絡(luò )實(shí)體層收發(fā)器 
        DM9161B - 低功率, 高速以太網(wǎng)絡(luò )實(shí)體層收發(fā)器. 48-pin 0.35um. 
        DM9161A - 低功率, 高速以太網(wǎng)絡(luò )實(shí)體層收發(fā)器. Auto-MDIX. 48-pin 0.25um.
        DM9161C  -- 低功率, 高速以太網(wǎng)絡(luò )實(shí)體層收發(fā)器
        DM9161E 
        DM9161BIEP-工業(yè)級物理層PHY芯片(工作溫度-45--80度)        DM8203EP - FAST Ethernet Switch,內置IGMP,STP功能。
④DAVICOM¬¬¬--MODEM芯片:DM562P/DM562AP,性?xún)r(jià)比優(yōu)異,該款I(lǐng)C由 兩個(gè)芯片組成DM6588和DM6580 ,同異步兼容,內置驅動(dòng)器,支持FSK和DTMF來(lái)電顯示,同時(shí),也8支持56K V.90 DATA /14.4-33.6K 彩色FAX/Voice/Speaker Phone For Embedded System

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qftek 發(fā)表于 2013-2-28 22:07:36
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