基于W5100的遠程控制器設計

摘要：設計了一種基于硬件TCP／IP協(xié)議棧芯片W5100的嵌入式以太網(wǎng)遠程控制器，給出了其詳細的系統(tǒng)設計方案，實現(xiàn)了對核測量以及粒子加速器控制領域的RS 232／RS 485串行接口設備的遠程控制。采用該控制器可靈活、穩(wěn)定、可靠地構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，而且可以根據(jù)實際需要進行系統(tǒng)擴展。
關(guān)鍵詞：W5100；TCP／IP硬件協(xié)議棧；串行接口

0 引言
在核測量以及粒子加速器控制領域，經(jīng)常用到的都是帶有標準RS 232／RS 485串行接口的設備。比如在國家大科學工程——蘭州重離子加速器冷卻存儲環(huán)(HIRFL-CSR)的真空控制系統(tǒng)中，沿著束流管道排滿了各種真空支持設備，有粒子泵電源、分子泵、鈦升華泵、閥門、真空計等，這些設備一般帶有標準的RS 232／RS．485串行接口，以便于同計算機接口通信來實現(xiàn)自動控制，并且能在環(huán)境輻射、無人監(jiān)護的情況下長期工作。為了使這些設備能夠在統(tǒng)一的管理下正常工作，傳統(tǒng)的方法是在工作現(xiàn)場安置工控機，通過外加PCI形式的多串口卡，并通過工控機的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)TCP／IP組網(wǎng)，實現(xiàn)現(xiàn)場所有設備的統(tǒng)一管理。但是這種方法不僅成本太高，而且維護工作量也很大。為此設計了一種
基于硬件TCP／IP協(xié)議棧芯片W5100的通用型遠程控制器，可以簡單、快捷、低成本地完成遠程測控任務。

1 總體設計
作為一個大型的測控系統(tǒng)，通常由多個子系統(tǒng)來構(gòu)成。為了實現(xiàn)統(tǒng)一的遠程設備管理，應該采用分布式控制系統(tǒng)來設計，使用戶通過TCP／IP協(xié)議集中遠程訪問和控制各個現(xiàn)場分散的運行設備。因此，設計了一種基于W5100的TCP／IP遠程控制器，它能夠完成TCP／IP協(xié)議與現(xiàn)場RS 485總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，同時利用嵌入式MCU自身硬件資源可本地控制一路標準的RS 232接口設備，而且可以通過溫度傳感器對工作環(huán)境溫度實施監(jiān)測?？刂葡到y(tǒng)的總體設計方案如圖1所示。在控制中心放置一臺計算機作為子系統(tǒng)的控制終端，通過交換機與每一個W5100網(wǎng)絡控制器相連接。W5100網(wǎng)絡控制器都設置有惟一的IP地址，不僅可以連接一臺標準的RS 232串行接口設備，同時也可以完成現(xiàn)場RS 485串行接口總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。