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嵌入式TCP/IP技术在恒温振荡器中的应用
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2021-01-20
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恒温振荡器(又称恒温摇床)是一种温度可控的恒温的生化仪器,是植物、生物、微生物、遗传、*、环保、医学等科研、教育和生产部门作精密培养制备不可缺少的实验室设备。而目前大部分恒温振荡器的同类产品都不具有网络数据通信的功能。TCP/IP协议采用一种层次结构,为用户提供了丰富的应用服务,已成为网络通信协议的事实上的国际工业标准,并已得到普遍推广。同时,嵌入式系统的Internet 网络化的研究与应用是近几年来嵌入式应用领域的一个研究热点,这一技术在许多领域都得到广泛应用[1]。 本文为了保证实时监控恒温振荡器的转速、温度等参数,采用了以ARM7处理器为的嵌入式系统与TCP/IP 网络互联的方式进
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嵌入式嵌入式TCP/IP技术在恒温振荡器中的应用技术在恒温振荡器中的应用
恒温振荡器(又称恒温摇床)是一种温度可控的恒温的生化仪器,是植物、生物、微生物、遗传、*、环保、医学
等科研、教育和生产部门作精密培养制备不可缺少的实验室设备。而目前大部分恒温振荡器的同类产品都不具
有网络数据通信的功能。TCP/IP协议采用一种层次结构,为用户提供了丰富的应用服务,已成为网络通信协议
的事实上的国际工业标准,并已得到普遍推广。同时,嵌入式系统的Internet 网络化的研究与应用是近几年来嵌
入式应用领域的一个研究热点,这一技术在许多领域都得到广泛应用[1]。 本文为了保证实时监控恒温振荡
器的转速、温度等参数,采用了以ARM7处理器为的嵌入式系统与TCP/IP 网络互联的方式进
恒温振荡器(又称恒温摇床)是一种温度可控的恒温的生化仪器,是植物、生物、微生物、遗传、*、环保、医学等科研、教
育和生产部门作精密培养制备不可缺少的实验室设备。而目前大部分恒温振荡器的同类产品都不具有网络数据通信的功能。
TCP/IP协议采用一种层次结构,为用户提供了丰富的应用服务,已成为网络通信协议的事实上的国际工业标准,并已得到普
遍推广。同时,嵌入式系统的Internet 网络化的研究与应用是近几年来嵌入式应用领域的一个研究热点,这一技术在许多领域
都得到广泛应用[1]。
本文为了保证实时监控恒温振荡器的转速、温度等参数,采用了以ARM7处理器为的嵌入式系统与TCP/IP 网络互联的方
式进行通*问,使上位机能够实时地掌握恒温振荡器的各种参数状况,保证对恒温振荡器工作过程实时远程监控,不需要浪费
人力和时间到现场勘查数据。
1 总体设计及系统架构
本系统使用的是以ARM7为内核、主频达72 MHz的32位微处理器LPC2368,可以满足高速实时处理及大容量数据传输的
要求,且具有内置的以太网模块,该模块包含一个功能齐全的10 Mb/s或100 Mb/s以太网媒体访问控制器(MAC),这个以太网
MAC通过使用加速的DMA硬件来提供优化的性能[2]。系统还采用了美国国家半导体公司的DP83848单路10 Mb/s或100 Mb/s
以太网收发器和支持10 Mb/s和100 Mb/s自适应的网络连接速度的以太网接口RJ45来组成网络通信模块,同时此主控芯片也控
制温度和速度等其他多个模块。整个设计体系具有强大的网络处理能力,系统框图如图1所示。
2 网络通信模块设计
2.1 以太网硬件实现
本系统CPU采用飞利浦公司的LPC2368,它是以ARM7为内核主频达72 MHz的32位微处理器,内部集成了一个以太网模
块,支持10 Mb/s或100 Mb/s PHY器件,带有分散/集中式DMA的DMA管理器以及帧描述符数组,通过缓冲和预取来实现存储
器通信的优化,并且发送和接收均支持多播帧、广播帧和超长帧传输,允许帧长度为任意值。通过标准的媒体独立接口(MII)
或标准的简化MII接口可连接外部PHY芯片,该特性是通过软件来选择,然后可对PHY寄存器进行访问。
网卡芯片DP83848是10 Mb/s/100 Mb/s单路物理层以太网收发器件,包含1个智能电源关闭,具有低功耗性能。在本系统
中DP8384S工作在50 MHz晶振频率下,具有能量检测模式的特性,可为系统提供一个智能节能工作模式。它是一个链路可控
制节能模式,目的是当在线上检测不到活动的时候,器件能够进入休眠的低功耗状态,即状态-能量检测模式。能量检测功能
通过寄存器设定来控制,在电源状态发生转换的时候,电源上电/重置算法遵循其正常流程,而且能量检测模式并不会影响之
前设定的工作模式。在电源状态发生转换时,器件将会保留其原先的模式(强制模式或者自动协商、MDI或者MDIX)。能量检测
算法能够在不同的电源状态之间自动或手动转换,当一个电源状态的改变未成功或者发生太多误差事件时,能量检测逻辑能够
发出中断信号。能量检测逻辑在采取动作之前需要多倍数据和误差事件来调节一些噪声。计数器深度则由寄存器设置来确定,
并默认其为包含数据和误差的一个事件。
与常用的以太网接口RJ45连接,该接口支持10 Mb/s和100 Mb/s自适应的网络连接速度[3]。本系统设计的以太网硬件电
路连接如图2所示。
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