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1、 嵌入式 WEB 传感器的网络化接口设计 嵌入式 WEB 传感器的化接口设计嵌入式系统论文 嵌入式 WEB 传感器的化接口设计摘要：介绍了嵌入式传感器的体系结构，提出了化接口中 TCP/IP 协议栈的几种实现方式，着重探讨了基于 TCP/IP 协议栈芯 片 W3100A 的化接口的实现，最后分析了嵌入式 WEB 传感器的 功能的实现。 关键词：嵌入式传感器 化接口嵌入式传感器是在智能传感器的基础上发展起来的具有 功能的新型传感器。其实质是在传统传感器的基 础上实现通信协议接口，将传感器作为节点直接与计 算机通信。它的组成主要有：敏感单元、智能处理单元和 通信协议接口。图为嵌入式传感器的体系结构
2、。传统的传感器在嵌入式 传感器中只占一部分。核心部分是完成信号处理、数据交换 和控制的嵌入式智能单元以及完成数据传输的接口。 整个传感器的工作机理是：传感器将被测物理量转换为电信号，通 过转换为数字信号，经过微处理器的数据处理 （滤波、校准） 后将结果传送给；与的数据交换由基于协议的接口模 块完成。嵌入式传感器的内部存储器存储传感器的物理特征， 如偏移、灵敏度、校准参数等；微处理器实现数据的处理和补偿以 及输出校准；协议实现传感器的直接连接。与传统的 传感器相比，基于的嵌入式传感器更加可 靠、便宜，扩展性更好且可以在内部直接对原始数据加工、处理， 并通过与外界进行数据交换。因而它具有微型化、
3、化和智能化。传感器的化接口实现了对或以太的 互连以进行信息的发布和资源共享。其实现方式是嵌入式传 感器研究的重点。化接口实现的关键在于通信协议的实现。 通信协议的实现方法主要有：采用协议栈移植，针对嵌入式系统，将协议栈移植到系统中，然后调用相关 的函数实现通信；不采用移植方式，参照标准的 协议精简相应的协议层，编写相关的函数完成 简易的通信；采用协议芯片，如芯片， 该方法直接采用硬件方式实现协议，直接对芯片的寄 存器进行设置，实现数据对的传送。本文着重探讨采用 芯片实现嵌入式传感器的化接口的问题。 化 接口的实现 芯片及处理器对其访问的实现是一协议栈芯片，包含的各协议层有： 、和以太协议的数据
4、链路， 以及协议。其工作方式类似于的 。芯片的内部结构示意如图所示。该芯片可选择地支持 接口， 另外还提供一个接口给上层应用层，一个接口给底层 物理层。芯片支持全双工模式，内部带有双口的数据缓冲 区。其封装是脚的。芯片提供寄存器供访问，具体的寄存器分类如下：控制寄 存器（命令、状态及中断）；系统寄存器（关地址、子掩码、 地址等）；用于数据收、发的指针寄存器；通道操作的通道寄存器。比较重要的几个寄存器如表所示。表 1 寄存器功能和地址示意 图控制寄存器（通道的命令寄存器），用于通道套 接字（）的初始化、连接、关闭和数据收发，其设置 如下： 其中，用于设置关、子掩码以及地址 等，位用于通道套接字的
5、初始化、连接、断开、监听以及 数据收发，相应位在命令执行后自动清除。通过套接字协议选择寄 存器设置相应的协议值确定套接字中选用还 是。芯片正常工作必须对其完成相应的初始化。初始化主要是对必要 的寄存器进行相应的设置，这些寄存器包括：关地址寄存器、子掩码寄存器、硬件地址寄存器以及 地址寄存器等。上述寄存器被设置后通过执行控制寄存器 的位激活芯片。 硬件接口及其数据传输图 3 I2C 接口示意图 该芯片提供 了并口和串口两种方式实现与的通信。图为基于的 串口连接方式。其中为传感器中的处理器，以太物理层设备 选用芯片。提供接口与 相连，其中引脚 、0:以及用于数据的接收， 而、:用于数据的发送。 中
6、提供模拟的接口与通信。是串行通信 总线方式，由数据线和时钟线配合完成通信。建立连接的具体过程如图所示。首先完成芯片的 初始化，设置相应通道如通道的协议选择寄存器 为；选择协议，执行通道命令寄 存器中的，同时将 、及置成同 一值；然后执行的和命令 位，如此连接建立。 嵌入式传感器的功能的 实现及其在测控系统中的应用的工作基于客户机服务器模型，由浏览器和 服务器即传感器构成，两者之间采用协议进行通信。 因此在传感器的上层协议应该采用协议。同时要实现浏览 器与嵌入式传感器交互，除了要解决上述通信 协议接口外，在传感器中应提供一个存储相应的页文 件。交互时，通过统一资源定位器( )确定传感器应该为浏览
7、器提供 哪些资源。为了节省空间，通过一种灵活的算法实现。 中的每一个文件都有一个不同的值与之相对 应，存取时很快可以计算出文件的地址。此外，它可以根据页中嵌 入的特殊标志实现动态页。即显示实时采集的数据并进行控制操作。下面是存储在温度传感器中的一个简单的动态页程序，其中的 “”字符用来在页中插入温度的标志，页文件存放在传感器的 里。当用户发出页面请求时，处理器上的程序在打包时，把温度值嵌入到页中的“”字符处，再将页文件添 加相应的头，返回给请求的用户。如此用户将在浏览器上 看到实际的温度显示值。实时温度监视现在的温度是: 如图所示，嵌入式传感器和以太测控关将同时接到以太 上，实现上层终端客户端对其的访问。上层监控级对嵌式传 感器访问采用模式，监控级通过其浏览器实现对嵌入式 传感器的访问。本文所提出的化接口方案是利用硬件芯片实现协议 栈，可以解决当前应用中大量存在的位实现 通信协议的问题。该化接口应用到嵌入式传感器上，很好地 实现了现场级设备对外部的接入，实现了信息的共享和发布，同时 也扩大了控制的半径。该化接口实现方便，具有通用性，应用范围 广。
