基于E5122的家庭网络控制系统

理器。外部晶振22.1184MHz，工作电压5V。以硬件实现TCP/IP协议，提供API接口，极大地方便了使用，由外部集成 RAM。对用户端以I2C协议或RS-232接口方式进行通信，通信接口支持带I2C接口MPU，为不带I2C接口MPU提供I2C驱动程序。E5122与网络的接口为以太网接口，通过以太网控制芯片RTL8019连接到以太网。串行速率最大达115.2Kbps，达到真正实时传送。

　　E5122 是完成TCP/IP 协议的专用芯片，用以实现以太网和串口之间的协议转换。可以为串口设备提供完善的网络通信解决方案，只需外接MPU。本系统采用的MPU型号是：89C52单片机。单片机程序中，只需要简单调用API函数即可实现。E5122结构如图2所示。设备做为服务器端，即首次连接网络时，客户机端主动请求连接服务器端作为被动端监听，并接收连接的局域网内连网接收远端客户的主动查询访问，并将设备信息返回给客户；同样，还可以作为客户机主动和局域网内，或Internet上的主机进行通信。 E5122 芯片外部使用32KB RAM，用来作为以太网数据缓冲，使用256字节(最少为256字节)的串行EEPROM(I2C总线接口)存储系统参数。用户通过串口与E5122 连接实现通信。E5122 完成TCP/IP 协议和串口通信协议。支持普通串口和用户设备进行交互，通过外接RTL8019AS 以太网控制芯片来实现网络连接。

　　当系统初次运行时，E5122会对RTL8019AS进行初始化工作，并设置其工作模式以及中断源等。

　　当RTL8019AS 接收到数据时，会触发E5122 中断。此时E5122 通过A8~A13 和A15 来选择RTL8019AS的寄存器地址和存储器地址，控制和实现数据的读取。当有数据通过E5122 发送给RTL8019AS 时，通过地址线设置RTL8019AS 相应寄存器进行数据发送。

4 硬件电路设计

　　在具体使用中，由于单片机本身的限制，进行了一系列的简化设计。采用跳线工作方式，JP引脚接高电平； E5122与RTL8019AS接口用于传输网络数据。

　　当系统初次运行时，E5122 会对RTL8019AS 进行初始化工作，设置RTL8019AS 的工作模式以及设置中断源等。当RTL8019AS 接收到数据时，会触发E5122 中断，此时E5122 通过A8~A13 和A15 来选择RTL8019AS的寄存器地址和存储器地址，控制和实现数据的读取。

　　当有数据通过E5122 发送给RTL8019AS 时，通过地址线设置RTL8019AS 相应的寄存器进行数据发送。

　　接口电路图如图3所示。
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5 应用中的几个技术问题

　　在系统的实际应用过程中，要注意以下几个问题。

    (1)传输速度

　　在系统中，上位PC机与下位测控设备之间数据交换的速度，取决于以太网接口模块的传输速度。而以太网模块的传输速度取决于以太网接口芯片的速度、单片机的处理速度，以及和设备交换数据的方式。

　　在一般的测控系统中，要传送的仅仅是控制命令和测量数据，数据量不大。模块与测控设备之间采用RS-232、RS-485、CAN等串口方式连接，其通信速率仅几十kb/s或上百kb/s。这时以太网接口芯片的速度(10Mb/s)和微处理器的速度就远大于串口通信速度。因此传输速率主要就取决于串口的通信速率。

　　当要传送的数据速率要求很高时(如图像)，它与测控设备之间就不能再采用串口连接，而必须采用并口连接，这时传输速率就取决于微处理器的处理速度。此时，要选用一些高速的单片机，如P89C52RX系列或SX系列等单片机。

    (2)IP地址

　　以太网测控系统中，测控设备通过该模块进入以太网，就必须确定自己的IP地址。IP地址的获得有两种方式：有动态获得IP地址和固定分配IP地址。由于E5122不支持RARP反向地址解析协议，因此无法获得动态IP地址，只能使用固定IP地址。

    (3)安全控制

　　在小型封闭的局域网中进行测控，安全问题不大，但在广域网甚至因特网上进行测控，安全控制就至关紧要。为此，采用48~128位的用户密码来保护测控设备的安全。合法用户可以修改、设定自己的密码。网络非法用户即使窃取了IP地址，没有用户密码，也无法操作设备。

    (4)实时性问题

　　测控系统在很多场合都要强调它的实时性，但以太网不是一个实时系统。由于它的载波侦听碰撞检测(CSMA/CD)通信方式，决定了以太网中IP包的传输会有延迟，甚至丢包，这是利用以太网组成分布式测控系统最大的缺点。但是，现在以太网的速度越来越快，百兆网甚至千兆网，或在一些小型封闭的局域网中，网络的繁忙程度大为减轻，IP包几乎没有碰撞，传输延迟、丢包现象就大大减小，不会影响测控系统的正常工作。同时，在系统的网络层之上，可增加应答协议，丢包的问题就可基本克服。

    (5)连接方式

　　该模块有两个插座：一个是RJ-45插座，可用双绞线直接连接到以太网；另一个是25脚插座，内含RS-232或RS-485总线接口。

结 语

　　随着21世纪的到来，人类逐步跨入了信息时代。随着科技的进步以及对生活质量要求的不断提高，人们对家电的选择和使用，已经从只关心家电的单项功能转向追求家电品位和控制的便捷性。信息技术和网络化技术的发展，为家用电器居家环境集中控制和远程遥控提供了可能。将信息技术与家电控制技术相融合，在更大程度上实现家庭生活的信息化和自动化，满足人们舒适、高节奏的生活需要，使所有的消费电子产品具有了连入网络的能力，正是消费类电子产品下一步的发展趋势。家电的网络化将给已趋饱和的家电消费市场带来新的需求。对这方面的进一步研究，使得人们的生活方式、工作方式以及思维方式都发生了巨大的变化；同时也刺激了人们对各种数据源和网络服务需求的日益增长，为信息社会注入新的生机和活力，具有重要的理论、实用和商用价值。

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