【投资日报】73家IPO企业退出背后的真相，马云套现9000万
06-18
1 网络化智能传感器简介 网络化智能传感器使传感器从单一功能、单一检测发展到多功能、多点检测；从被动检测向主动信息处理处理方向发展；从本地测量到远距离实时在线测控。
组网使得传感器就近接入网络，传感器与测控设备之间无需点对点连接，大大简化了连接线路，使系统维护和扩展更加容易。
网络化智能传感器一般由信号采集单元、数据处理单元和网络接口单元组成。
这三个单元可以由不同的芯片组成，也可以是单芯片结构。
网络化智能传感器的核心是嵌入式微处理器。
嵌入式微处理器具有体积小、功耗低、可靠性高、抗干扰能力强等特点。
该系统以嵌入式微处理器为核心，以数字温度传感器为采集单元。
系统设计采用信息技术领域最新的B/S（浏览器/服务器）结构。
浏览器作为统一客户端，无需安装软件，使用更方便。
2 系统硬件设计 2.1 总体框架 采用的嵌入式微处理器LPC是基于16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，支持实时仿真和嵌入式跟踪。
极低功耗，具有多个32位定时器、8通道10位ADC、PWM输出和最多9个外部中断，特别适合工业控制和医疗系统；由于内置了广泛的串行通信接口，因此也非常适合通信网关、协议转换器、嵌入式软Modem等类型的应用。
嵌入式Web智能温度传感器系统设计总体框架如图1所示。
2.2电源模块 LPC系列ARM7单片机均需要使用2组电源。
I/O口电源为3.3V，内核及片上外设电源为1.8V。
应用系统。
如图2所示，首先从CZl电源接口输入9V直流电源。
二极管D1防止电源反接，并经两个电容C1、C2滤波。
然后通过LM将电源稳压到5V，然后使用LDO芯片。
（低压差电源芯片）稳定输出电压为3.3V和1.8V。
2.3温度传感器 温度传感器采用单线数字温度传感器DSl，是新一代智能温度传感器适配Maxim 生产的微处理器。
温度测量范围宽，从-55℃到℃，固有温度测量分辨率为0。
5℃。
它支持“单线总线”接口，即从DSl读取信息或向DSl写入信息仅需要一根端口线(单线接口)。
温度转换电源来自数据总线，总线本身也可以为所连接的DSl供电，无需额外供电。
DSl集温度测量和A/D转换于一体，可根据实际要求通过简单编程实现9～12位数字值读取。
具有体积小、接口方便、传输距离远等特点。
DS0 与微处理器LPC 的连接图如图3 所示。
注意，应添加阻值为5.1 kΩ 的上拉电阻。
2.4 网络接口 网络接口采用目前较为常用的10Mbps嵌入式以太网控制芯片RTL。
它是一款高度集成的以太网控制芯片，集成了DMA控制器、ISA总线控制器、16 KB SRAM和网络PHY收发器。
用户可以通过DMA将需要发送的数据写入片内SRAM，让芯片自动发送数据；芯片接收到数据后，用户也可以通过DMA将其读出。
RTLAS 和 LPC 一般通过外部总线连接，其连接关系如表 1 所示。
从表 1 可以看出，RTLAS 采用了 LPC 外部存储控制的 Bank2 部分，I/ RTLAS的O地址为0x0～0xF，因此当SA8=1且SA5=0时RTLAS被选通，其数据地址为0x～0xF。
NET_RST为LPC输出引脚，RTLAS中断信号为中断输入信号，为外部中断。
RTLAS的SDO~SDl5通过一个Ω电阻与LPC的D0~D15串联。
另外，系统还增加了LCM接口，可以直接支持SMG28A点阵图形液晶模块，方便通过LCD实时显示传感器接收到的温度。
3 系统软件分析 3.1 总体设计 系统开发采用ARM公司的ADS1.2作为开发编译环境。
移植了μC/OS-II操作系统，主要用C语言编写。
为了将μC/OS-II移植到ARM处理器上，需要修改与ARM架构相关的三个文件：OS_CPU.h。
H.0S_CPU_A。
ASM，OS_CPU_C。
C、具体移植请参考相关书籍。
程序首先调用OSinit()对μC/OS-II进行初始化，完成操作系统内部一些变量、数据结构和宏定义的初始化。
在开始多任务处理之前，您需要创建一个名为Task0()的任务。
这非常重要，否则用户的应用程序将会崩溃。
在主任务中，首先调用TargetTInit()函数来初始化目标板。
模板中包含了这个初始化函数，它完成了板卡硬件的一些初始化工作。
然后启动多任务环境，创建3个任务来实现系统的最终目标。
这三项任务包括：传感器的温度采集和处理；温度比较及液晶显示；并建立Web服务器。
下面详细阐述设计过程中的关键问题。
3.2 软件设计中的关键技术问题 3.2.1 传感器温度采集 在传感器数据采集的软件编程中，采用单线总线协议。
通过单线总线访问DS1的协议包括：初始化DS1、ROM操作命令、存储器操作命令和读取数据/处理数据。
根据DSl的初始化时序、写入时序、读取时序，分别编写三个子程序：Init_DSl为初始化子程序； WriteOneChar 是写入（命令或数据）子程序； ReadOneChar是读取数据子程序。
所有数据读/写都是从最低位开始。
本系统字节读取子程序流程如图4所示。
温度传感器采集关键任务程序代码如下： 3.2.2 Web服务器的建立 建立微处理器中的Web服务器，主要需要移植TCP/IP协议栈。
设计中主要采用ZLG/IP软件包。
它是广州周立功微控制器开发有限公司开发的用于嵌入式系统开发的TCP/IP协议栈，是ZLG系列中间件的重要成员之一。
ZLG/IP提供了在Internet网络上实现IP联系的功能，是一款高性能的嵌入式TCP/IP协议栈软件。
它利用μC/OS-II实时操作系统的信号机制，实现多任务并行、可重入的协议栈。
它完全用ANSI C编写，可以支持μC/OS-II等多种CPU。
ZLG/IP还具有层次清晰、易于升级修改的特点。
ZLG/IP 软件包可以在参考文献中找到。
ZLG/IP采用模块化层次结构设计，其结构如图5所示。
图5中，TCP/IP应用程序是用户编写的μC/OS-II任务。
它是ZLG/IP的使用者，位于整个程序的最高层。
TCP/IP应用程序调用ZLG/IP提供的Socket API接口函数在网络上执行相应的操作。
Socket API接口位于TCP/IP协议和应用程序之间。
是用户操作协议栈程序的工具。
在应用程序中，通过调用Socket API接口函数来操作协议栈软件。
TCP和UDP处理模块是协议栈程序中处理传输层协议的模块。
它们负责封装和分解传输层数据并保存传输层连接状态。
虚线里面是接收处理，包括IP包、ARP包、ICMP包的处理以及以太网层的数据接收驱动。
接收驱动模块接收到数据后首先对数据进行分类。
如果是IP数据包，则由IP处理模块进行处理。
如果是ARP数据包，则由ARP协议进行处理。
ARP请求报文调用以太网发送模块发送ARP应答报文。
IP处理模块对数据进行分类，将TCP或UDP数据包传送给上层传输层模块进行处理，而ICMP协议处理模块负责处理IC-MP协议。
IP发送模块负责对IP报文进行封装，并将封装后的IP报文传送给下层发送模块。
IP发送模块有四个上层模块调用：Socket API接口、UDP处理、TCP处理和ICMP处理。
它们将相应的参数传输给IP发送模块，由IP发送模块封装。
以太网发送驱动模块是属于以太网层的处理模块。
它负责封装以太网数据包并发送数据。
调用它的模块包括ARP处理模块和IP发送模块。
由于采用B/S结构，因此编程使用TCP通信的Socket API。
编写TCP通信时有两种类型的任务：服务器模式和客户端模式。
服务器方式需要监听连接，只有与客户端建立连接后才能进行数据处理。
客户端模式是主动连接服务器，连接成功后才能进行数据处理。
图6是TCP通信时服务器端和客户端通信的功能应用图。
温度传感器在编程期间有其唯一的IP地址。
．奥..子网掩码是。
． ． 0，网关地址与IP地址相同。
Web服务器内置于微处理器中，个人PC机为客户端。
当个人需要查询温度传感器的数值时，通过HTTP协议（即http-在浏览器中输入传感器的IP地址即可进入系统的网页温度浏览界面。
Web服务器任务程序代码如下： 结论 本系统经过测试，运行良好，可以方便地通过浏览器查询温度传感器实时采集的温度值。
网络化智能传感器是当今传感器技术发展的新方向。
该系统使用嵌入式技术来实现基本的基于网络的智能传感器。
设计的重点主要是TCP/IP通信协议的实现，即将TCP/IP协议栈移植到系统中，然后调用相关的API函数来实现网络通信。
Web功能的实现主要采用B/S模式，通过上层HTTP协议实现浏览器与嵌入式网络传感器的交互。
传感器的网络化控制可以很好地应用于家电或工业现场的控制，具有良好的应用前景。
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