引 言

    在工业控制、信息家电等应用领域，存在大量的嵌入式设备，而这些设备很多只有串口、can总线等简单的网络接口，通信能力有限，有的甚至处于孤立运行状态。如何让这些以单片机为核心的嵌入式系统接入以太网，并通过网络对它们进行远程监控，是当前电子世界中的研究热点。tcp/ip在intemet和大多数局域网中的成功应用，已经证明了其强大的功能。如果实现tcp/ip协议和嵌入式系统的结合，嵌入式系统联网问题就能得到有效解决。目前，嵌入式系统联网主要有如下几种方案：①emit，以pc或其它高档计算机为网关，将can、rs-232等设备接入重量级网络；②采用32位mcu+实时操作系统，高档mcu功能强大，可以实现复杂操作，但需要有rtos支持，这种方案的成本和对开发人员的要求较高；③采用scenix的8位mcu，加上虚拟软件包，实现多任务操作系统，运行tcp/ip协议栈。

    本文提出的基于网络单片机的嵌入式远程监控系统方案，可以实现串口、can总线等轻量级网络和以太网的互连。该方案具有体积小，性价比高的特点。

    1 系统的组成

    基于网络单片机的嵌入式远程监控系统由主控制器、以太网接入模块、can网络接入模块、1-wire网络、串口网络、存储器电路、实时时钟、电源模块和监控电路等功能模块组成。其原理框图如图1所示。

    (1)主控制器

    采用原dallas公司的高性能51内核的网络单片机ds80c400，内部集成了1个10/100m以太网控制器(mac)，3个通用全双工串口，1个can2.0b控制器，1个1.wire控制器。mcu内部64kb的rom程序中包含完整的tcp/p v4/6协议栈；可访问16mb存储空间；具有专门的低位地址口；4个数据指针；有2x/4x时钟加倍器，最高工作频率可达75mhz。

    (2)以太网接入模块

    利用集成的mac，通过物理层器件phy和以太网相连；mac具有标准的媒体无关接口mii。设计中phy采用具有自动协商功能的dp83846a，外接网络变压器20f001n。在工作过程中，可以通过mii管理总线设置工作模式。phy和以太网控制器的连接如图2所示。

    mac具有专门的接收发送缓冲区，可以通过movx进行访问；mac还具有缓冲区控制单元bcu、命令／状态寄存器csr、地址检测模块、电源管理单元等组成，主要由bcu负责以太网的收发活动，减少了cpu的参与，保证了以太网收发的效率。

    (3)can网络接入模块

    通过集成的can2．0b控制器，外接can收发器和can网络相连。设计中使用的是ti的sn65hvd230，它具有低成本、低功耗的特点。

    (4)1-wire网络

    通过1一wire总线控制器和1-wire只读存储器ds2502-e48相连，给以太网控制器提供物理地址(mac地址)。

    (5)串口网络

    通过单片机内部集成的全双工串口，可以和串口设备相连。为了和外部的rs-232电平相匹配，外接收发器max560cai(也可以采用max232、max3233等)，它具有4个输入、5个输出。单片机的串口0用来和开发机相连，串口2作为dte，具有完整的流控制线，用来和串口设备相连。

    (6)电 源

    电路中各种器件的工作电压有3．3v、1．8v和5v等，采用max832、max682和maxl792，分别提供3．3v、5v和1.8v电压。

    (7)监控电路

    选用max825t(门限电压3.08v)来监测主控制器的3.3v电源电压，当电压低于3.08v时，产生可靠复位。

    (8)实时时钟

    给系统提供准确的时间，便于了解系统状态，比如获取数据采集的时间等。

    (9)存储器单元

    ds80c400具有专门的低位地址线p7口和专门的工程序存储器片选信号(ceo～ce7)和数据存储器片选信号(pceo~pce3)，可寻址16m的程序空间和4m的数据空间。选用am29f040b一70(flash，2片)作为程序存储器，hm6285 12lfp-7(sram，2片)作为数据存储器。将sram和flash分别接在面、面、面、面。内部64kb的r0m在系统启动时，对sfr进行初始化，从而sram、flash分别映射到表i所示的空间。ds80c400-p.htm" target="_blank" title="ds80c400货源和pdf资料">ds80c400内部和各种控制器相关的存储区及rom的地址