集成了网络连接的低成本控制器
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:351
１ 引言
按照当前的技术水准，如果设计一个不与网络或互联网连接的控制、调节或数据通信系统显然是落伍了。文中将介绍如何采用ｍａｘｉｍ／ｄａｌｌａｓ创新的八位网络微控制器ｄｓ８０ｃ４００实现低成本的具有ｗｅｂ连接的工业应用。
网络的存在大大简化了系统服务和电缆连接，通过以太网也能够实现越来越多的功能。如今越来越多的微控制器被部署在以太网上，例如：无线接入点、视频监控、网络打印、路由器等。在这些应用中，为了减轻软件处理负荷、降低成本，需要核心芯片，也就是集成有以太网接口和ｔｃｐ／ｉｐ协议栈的微控制器，ｍａｘｉｍ／ｄａｌｌａｓ推出的ｄｓ８０ｃ４００则具备以上特点。
ｄｓ８０ｃ４００非常适合上述应用，它可以连续运行，并只消耗极少的能量。该器件可以轻易实现ｖｏｉｐ、ｉｎｔｅｒｎｅｔ电话等功能，还可以通过ｉｎｔｅｒｎｅｔ或家庭网络控制空调和取暖设备。有了它，就没有必要在系统的每一单元都安装昂贵的电路，系统中的任何ｐｃ都可以通过ｄｓ８０ｃ４００查看相关数据和发送控制操作。各个单元只需与现有网络连接，这些网络可以是家庭或者公司内部网络，也可以是ｉｎｔｅｒｎｅｔ，而且其服务设置和安装过程可以由网络上的任何ｐｃ实现。
２ ｄｓ８０ｃ４００功能特点
这款新型控制器为系统监控提供了更多的途径。用户可以采集多个地点的温度并实时显示温度数值，也可以用彩色图表显示不同的温度值和连续工作情况。研发工程师还可以尝试不同的监视和控制方式，而不需要在各控制点增加转换器和昂贵的伺服机构。由于ｄｓ８０ｃ４００可以通过以太网接入ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ，这样就使操作者的实际位置变得无关紧要，可以轻松实现远端或远距离的系统监控。
图1
２．１ 低功耗
ｄｓ８０ｃ４００能够以最少的外围器件和最低的功耗实现简单有效的功能。参考设计（ｄｓｔｉｎｉｍ４００和ｄｓｔｉｎｉｓ４００）中包含了以太网接口和２个串行接口，此外，板上有１ｍ字节ｒａｍ和１ｍ字节的ｆｌａｓｈ存储器。该控制器工作在２９．４９１２ｍｈｚ时钟下，运行ｔｉ-ｎｉ－ｏｓ和ｗｅｂｓｅｒｖｅｒ操作系统时的总功耗为０．５ｗ。图１所示为ｄｓ８０ｃ４００的内部结构框图。
ｄｓ８０ｃ４００具有功率管理模式ｐｍｍ，可以对内部时钟进行２５６分频。在ｐｍｍ模式下，微处理器的速度非常低，仍可以继续执行程序，但电源电流极低，甚至低于空闲模式下的电源电流。当有中断指令产生或其中一个串口接收到数据时，ｄｓ８０ｃ４００会自动恢复标准工作模式。ｐｍｍ模式下损耗较大的定时器时钟是１０２４分频，而不是４分频。低功耗模式下，内部８０５１核工作于１．８ｖ，而ｉ／ｏ驱动部分工作在３．３ｖ（可以承受５ｖ）。
２．２ 高指令执行速度
在高达７５ｍｈｚ时钟时，ｄｓ８０ｃ４００的指令执行速度可以达到１８．７５ｍｉｐｓ，足以支持以太网接收未经压缩的音频数据流，然后经过ｄ／ａ转换再发送出去。ｄｓ８０ｃ４００也适合分辨率和刷新速率较低的安全监控系统。但是，ｄｓ８０ｃ４００不能用于高速、连续吞吐量的场合，例如文件服务器、网络ｄｖｄ刻录机等。此外，ｄｓ８０ｃ４００内部的运算加速器可以执行１６位和３２位乘法、除法、移位和归一化处理。
２．３ 接口和外围设备
ｄｓ８０ｃ４００提供多种接口，其中包括ｃａｎ２．０ｂ控制器接口、三个１－ｗｉｒｅ接口、全双工硬件串行接口、八个双向８位端口（共计６４个数字ｉ／ｏ口）。ｄｓ８０ｃ４００有１６ｍ字节的可访问地址空间、２２条地址线和４个内部编码片选使能端，见图２所示。它内部集成有１０／１００ｍ以太网媒体存取控制器ｍａｃ，可以支持半双工和全双工ｉｎｔｅｒｎｅｔ协议ｉｐｖ４和ｉｐｖ６。为了减轻发送和接收时的ｃｐｕ负荷，ｄｓ８０ｃ４００还内含８ｋ字节带缓冲的数据包存储器。
图2
ｄｓ８０ｃ４００内嵌６４ｋ字节ｒｏｍ，ｒｏｍ中的固件利用ｄｈｃｐ，配合ｔｆｔｐ，通过以太网连接实现网络装载。ｒｏｍ固件支持ｕｄｐ、ｔｃｐ、ｄｈｃｐ、ｉｃｍｐ和ｉｇｍｐ，因此实现了完全可以访问的ｔｃｐ／ｉｐ协议栈。另外，用户也可以从已在ｉｅｅｅ注册的ｄｓ２５０２－ｅ４８（ｍａｘｉｍ／ｄａｌｌａｓ产品，一种提供４８位节点地址的芯片）中获得一个ｍａｃ地址。
２．４ ｊａｖａ
<１ 引言
按照当前的技术水准，如果设计一个不与网络或互联网连接的控制、调节或数据通信系统显然是落伍了。文中将介绍如何采用ｍａｘｉｍ／ｄａｌｌａｓ创新的八位网络微控制器ｄｓ８０ｃ４００实现低成本的具有ｗｅｂ连接的工业应用。
网络的存在大大简化了系统服务和电缆连接，通过以太网也能够实现越来越多的功能。如今越来越多的微控制器被部署在以太网上，例如：无线接入点、视频监控、网络打印、路由器等。在这些应用中，为了减轻软件处理负荷、降低成本，需要核心芯片，也就是集成有以太网接口和ｔｃｐ／ｉｐ协议栈的微控制器，ｍａｘｉｍ／ｄａｌｌａｓ推出的ｄｓ８０ｃ４００则具备以上特点。
ｄｓ８０ｃ４００非常适合上述应用，它可以连续运行，并只消耗极少的能量。该器件可以轻易实现ｖｏｉｐ、ｉｎｔｅｒｎｅｔ电话等功能，还可以通过ｉｎｔｅｒｎｅｔ或家庭网络控制空调和取暖设备。有了它，就没有必要在系统的每一单元都安装昂贵的电路，系统中的任何ｐｃ都可以通过ｄｓ８０ｃ４００查看相关数据和发送控制操作。各个单元只需与现有网络连接，这些网络可以是家庭或者公司内部网络，也可以是ｉｎｔｅｒｎｅｔ，而且其服务设置和安装过程可以由网络上的任何ｐｃ实现。
２ ｄｓ８０ｃ４００功能特点
这款新型控制器为系统监控提供了更多的途径。用户可以采集多个地点的温度并实时显示温度数值，也可以用彩色图表显示不同的温度值和连续工作情况。研发工程师还可以尝试不同的监视和控制方式，而不需要在各控制点增加转换器和昂贵的伺服机构。由于ｄｓ８０ｃ４００可以通过以太网接入ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ，这样就使操作者的实际位置变得无关紧要，可以轻松实现远端或远距离的系统监控。
图1
２．１ 低功耗
ｄｓ８０ｃ４００能够以最少的外围器件和最低的功耗实现简单有效的功能。参考设计（ｄｓｔｉｎｉｍ４００和ｄｓｔｉｎｉｓ４００）中包含了以太网接口和２个串行接口，此外，板上有１ｍ字节ｒａｍ和１ｍ字节的ｆｌａｓｈ存储器。该控制器工作在２９．４９１２ｍｈｚ时钟下，运行ｔｉ-ｎｉ－ｏｓ和ｗｅｂｓｅｒｖｅｒ操作系统时的总功耗为０．５ｗ。图１所示为ｄｓ８０ｃ４００的内部结构框图。
ｄｓ８０ｃ４００具有功率管理模式ｐｍｍ，可以对内部时钟进行２５６分频。在ｐｍｍ模式下，微处理器的速度非常低，仍可以继续执行程序，但电源电流极低，甚至低于空闲模式下的电源电流。当有中断指令产生或其中一个串口接收到数据时，ｄｓ８０ｃ４００会自动恢复标准工作模式。ｐｍｍ模式下损耗较大的定时器时钟是１０２４分频，而不是４分频。低功耗模式下，内部８０５１核工作于１．８ｖ，而ｉ／ｏ驱动部分工作在３．３ｖ（可以承受５ｖ）。
２．２ 高指令执行速度
在高达７５ｍｈｚ时钟时，ｄｓ８０ｃ４００的指令执行速度可以达到１８．７５ｍｉｐｓ，足以支持以太网接收未经压缩的音频数据流，然后经过ｄ／ａ转换再发送出去。ｄｓ８０ｃ４００也适合分辨率和刷新速率较低的安全监控系统。但是，ｄｓ８０ｃ４００不能用于高速、连续吞吐量的场合，例如文件服务器、网络ｄｖｄ刻录机等。此外，ｄｓ８０ｃ４００内部的运算加速器可以执行１６位和３２位乘法、除法、移位和归一化处理。
２．３ 接口和外围设备
ｄｓ８０ｃ４００提供多种接口，其中包括ｃａｎ２．０ｂ控制器接口、三个１－ｗｉｒｅ接口、全双工硬件串行接口、八个双向８位端口（共计６４个数字ｉ／ｏ口）。ｄｓ８０ｃ４００有１６ｍ字节的可访问地址空间、２２条地址线和４个内部编码片选使能端，见图２所示。它内部集成有１０／１００ｍ以太网媒体存取控制器ｍａｃ，可以支持半双工和全双工ｉｎｔｅｒｎｅｔ协议ｉｐｖ４和ｉｐｖ６。为了减轻发送和接收时的ｃｐｕ负荷，ｄｓ８０ｃ４００还内含８ｋ字节带缓冲的数据包存储器。
图2
ｄｓ８０ｃ４００内嵌６４ｋ字节ｒｏｍ，ｒｏｍ中的固件利用ｄｈｃｐ，配合ｔｆｔｐ，通过以太网连接实现网络装载。ｒｏｍ固件支持ｕｄｐ、ｔｃｐ、ｄｈｃｐ、ｉｃｍｐ和ｉｇｍｐ，因此实现了完全可以访问的ｔｃｐ／ｉｐ协议栈。另外，用户也可以从已在ｉｅｅｅ注册的ｄｓ２５０２－ｅ４８（ｍａｘｉｍ／ｄａｌｌａｓ产品，一种提供４８位节点地址的芯片）中获得一个ｍａｃ地址。
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