溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口設(shè)計(jì)研究

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1、第19卷第4期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vol.19No.42003年7月TransactionsoftheCSAEJuly2003259溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口設(shè)計(jì)研究陳建恩,王立人,苗香雯(浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程研究所,杭州310029)摘　要:隨著現(xiàn)代溫室朝著集約化、規(guī)?；较虻陌l(fā)展和溫室管理智能化要求的提高,溫室測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)生產(chǎn)與管理的一體化,是現(xiàn)代智能溫室發(fā)展的必然趨勢;鑒于RS2485總線結(jié)構(gòu)的溫室測控系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)傳輸距離近,通信協(xié)議專用,可擴(kuò)展性差等弊端,該文將TCP?IP協(xié)議作為一種嵌入式應(yīng)用,采用8位普通微

2、控制器與以太網(wǎng)控制芯片相結(jié)合,設(shè)計(jì)開發(fā)了溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信接口;并詳細(xì)論述了其軟硬件設(shè)計(jì)方案,探討了TCP?IP協(xié)議的裁剪策略;對溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)與Internet的集成做了初步的研究。關(guān)鍵詞:溫室;通信接口;以太網(wǎng);TCP?IP+中圖分類號:S625.51文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:100226819(2003)0420259205結(jié)構(gòu)及主要電路如圖1),實(shí)現(xiàn)AT89C52驅(qū)動1　引　言RTL8019AS工作,達(dá)到溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是溫室測控系統(tǒng)的一個(gè)重要組互連的目的。AT89C52芯片采用INTEL

3、的51內(nèi)核,有成部分,是研究作物生長與環(huán)境交互機(jī)理的重要硬件系32個(gè)I?O引腳,3個(gè)定時(shí)?計(jì)數(shù)器,8個(gè)中斷源,同時(shí)內(nèi)統(tǒng)。目前,溫室內(nèi)環(huán)境參量的檢測及通信一般都基于置8K字節(jié)FLASH閃存,256字節(jié)的片內(nèi)RAM。硬件RS485總線,采用專用通信協(xié)議。系統(tǒng)存在可擴(kuò)展性資源較為豐富,在傳輸速度不是很高的前提下,可以很差,傳輸距離近,系統(tǒng)不穩(wěn)定等弊端;同時(shí)隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)好地滿足溫室數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)囊?。RTL8019AS是朝集約化、規(guī)?；较虬l(fā)展,對測控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信ISA(IndustryStandardArchitecture)總線接口的以太的

4、要求愈加迫切,而且控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢是與Inter2網(wǎng)芯片,與NE2000兼容,軟件具有良好的移植性。此外net集成;而以太網(wǎng)在測控領(lǐng)域中的應(yīng)用,又促進(jìn)了這系統(tǒng)還擴(kuò)展一塊32K字節(jié)的RAM76C256和2K(256一趨勢的進(jìn)一步發(fā)展。以太網(wǎng)在辦公自動化領(lǐng)域和企業(yè)字節(jié))的EEPROM24C02。24C02是一款串行EEP22管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi),由于技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定,可靠性高而得到ROM,它與89C52按IC總線協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,只占了廣泛應(yīng)用,占據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有局域網(wǎng)的80%;在測控領(lǐng)用兩根信號線,主要用于存放IP地址、網(wǎng)關(guān)地址以及其他可配置信息;擴(kuò)展大

5、容量RAM是因?yàn)橐蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)包域,它以速度快,協(xié)議通用,可擴(kuò)展性好,易于和Inter2的收發(fā)以及串行通信數(shù)據(jù)的接收需要有足夠的緩沖區(qū),net集成等特點(diǎn)而被視為繼DCS(集散控制系統(tǒng),如同時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的TCP?IP處理,也需要占用大量的內(nèi)存RS485總線)、FCS(基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng),如空間。CAN)之后控制網(wǎng)絡(luò)中最熱門的研究領(lǐng)域之一。借鑒工業(yè)測控領(lǐng)域的應(yīng)用,設(shè)計(jì)基于以太網(wǎng)的溫室數(shù)據(jù)采集系3　硬件電路設(shè)計(jì)統(tǒng),將數(shù)據(jù)采集的底層測控網(wǎng)絡(luò)與信息發(fā)布的上層管理RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片采用的8?16位ISA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫連接,將是設(shè)施農(nóng)業(yè)所用監(jiān)測

6、控制系統(tǒng)發(fā)總線接口,遵循IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議;其內(nèi)部結(jié)構(gòu)展的重要趨勢,也是建立現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)經(jīng)營、管理、控制一按功能可劃分為:接收功能模塊、CRC產(chǎn)生模塊、發(fā)送體化信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。本文在浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工功能模塊、地址識別模塊、FIFO控制模塊、協(xié)議邏輯陣程研究所原有溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(基于RS485總線,留列模塊及DMA和緩沖控制模塊。它實(shí)現(xiàn)了7層OSI參有標(biāo)準(zhǔn)RS232串口)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)研究了適合溫室數(shù)考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。據(jù)遠(yuǎn)程通信要求的硬件接口。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在芯片選型8位微控制器與以太網(wǎng)控制芯片實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信接上,

7、充分考慮了功耗、成本及體積等方面的要求?？诘挠布娐分饕▽TL8019AS數(shù)據(jù)引腳讀寫、2　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)地址引腳驅(qū)動、I?O端口讀寫信號的引入、內(nèi)部緩沖RAM的讀寫,以及對外部擴(kuò)展存儲器的讀寫和串口信整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ATMEL公司8位通用微控制號的引入等。器AT89C52作為主處理芯片與REALTEK公司的整個(gè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)相對比較簡單。RTL8019AS10M以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS相結(jié)合(系統(tǒng)總體共有100個(gè)引腳,其中[IOCS16B]是數(shù)據(jù)總線寬度選擇引腳,RTL8019AS與8位芯片89C52相連,因此采用8收稿日期:

8、2003201216　修訂日期:2003205208位模式,將該引腳通過27k8的下拉電阻接地。[IOS32基金項(xiàng)目:“863”項(xiàng)目“溫室專用傳感器及網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)的開發(fā)研究”(2