3.2 單片機控制以太網(wǎng)卡工作過程

系統(tǒng)在上電工作時首先要進行初始化，即初始化單片機C8051F020和RTL8019AS，進行工作參數(shù)和條件的設置，主要是一些寄存器的配置和內置RAM空間的分配。初始化之后，由于MCU系統(tǒng)中的TCP/IP是直接面向硬件的，沒有嵌入式實時操作系統(tǒng)的支持，程序結構一般采用順序執(zhí)行和硬件中斷相結合的方式，與操作系統(tǒng)的多進程并發(fā)執(zhí)行的方式截然不同。當所有初始化完成之后，就采用查詢方式開始工作，程序流程圖見圖2。

當系統(tǒng)接入以太網(wǎng)開始運行時，首先進行地址解析，在網(wǎng)絡內進行“身份識別”，當用戶通過瀏覽器發(fā)出請求時，網(wǎng)絡芯片驅動程序接收以太網(wǎng)幀形式的用戶請求，然后傳輸給上層協(xié)議逐層分離取出用戶請求，控制系統(tǒng)根據(jù)用戶請求調用單片機C8051F020外圍傳感器采集溫室內相應的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)逐層打包，最后交給以太網(wǎng)芯片RTL8019AS封裝成以太網(wǎng)幀發(fā)送出去。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，則重復多次數(shù)據(jù)發(fā)送過程，便可完成一個數(shù)據(jù)的完整傳輸。在終端可以以Web網(wǎng)頁的形式供用戶瀏覽和做出進一步的判斷控制。

溫室控制系統(tǒng)中單片機主要完成來自網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的解包和接受溫室傳感器采集的數(shù)據(jù)的打包，當以太網(wǎng)有數(shù)據(jù)到達該設備時，單片機采用查詢方式讀取網(wǎng)絡數(shù)據(jù)并分析，先將其目的地址與系統(tǒng)的物理地址相比較，如果地址不相符，則將該數(shù)據(jù)丟棄，如果相符，則判斷是否是ARP數(shù)據(jù)包，是則轉入ARP處理程序，并發(fā)送RARP數(shù)據(jù)包。如果是UDP數(shù)據(jù)包且IP地址和端口號正確，則開始數(shù)據(jù)接收。當傳感器傳來的數(shù)據(jù)要發(fā)送時，單片機先將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按UDP 協(xié)議格式打包進行封裝，需要設置以太網(wǎng)目的地址、源地址、協(xié)議類型，再按所設置的協(xié)議類型來設置數(shù)據(jù)段。然后給出發(fā)送緩沖區(qū)首地址和數(shù)據(jù)包長度，啟動發(fā)送命令。通過遠程DMA通道送到RTL8019AS中的發(fā)送緩沖區(qū)，即可實現(xiàn)RTL8019AS的發(fā)送功能，并將結果寫入狀態(tài)寄存器中。再啟動本地DMA，將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡上。

圖2 系統(tǒng)程序流程圖

4 結論

（1）提出將單片微處理器提升為具有系統(tǒng)軟件和TCP/IP協(xié)議的嵌入式Web服務器，并用于溫室環(huán)境控制的方案。這種嵌入TCP／IP協(xié)議的單片機系統(tǒng)成本低、硬件少、傳輸速度快、使用方便，可在遠程數(shù)據(jù)采集和傳輸、遠程監(jiān)控等方面有廣泛應用前景。

（2）設計了系統(tǒng)的軟硬件，通過用單片機控制網(wǎng)絡接口芯片RTL8019AS，同時嵌入精簡的TCP／IP協(xié)議，將溫室控制器擴展成嵌入式Web服務器，實現(xiàn)溫室內各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集與控制。