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控制工程网版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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。

    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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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