基于PIC18F66J60 的Ethernet 与RS-232 的协议转换器
基于PIC18F66J60 的
Ethernet与RS-232 的协议转换器
1. 概述 (2)
1.1 主要设计参数 (2)
2.1 系统原理框图 (3)
2.2 FIFO 缓冲 (3)
3．软件设计 (4)
3.1 状态机的转换 (4)
4．使用说明 (7)
4.1 版面布局及说明 (7)
4.2 缺省参数配置 (8)
4.3 参数配置方法 (8)
4.4 辅助软件介绍 (12)
5. 应用范围 (15)
6. 附录 (16)
附录A：端口号定义 (16)
附录B：原理图 (18)
附录C：PCB 版图 (19)
附录D：元器件清单 (20)
附录E：参考文献 (21)
日期：2008年12月12日
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1. 概述
英特网（Internet）的迅速发展和成功促进了以太网（Ethernet）的技术发展和应用扩展，它正逐步进入传统的工业控制、信息家电、安全监控、楼宇自动化、医疗、环境工程等领域。目前，大多数的嵌
入式系统是以MCU为核心，与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定的
功能。在工业控制等多数领域中，大多数的设备的通信接口符合RS-232通信标准。这种通信方式的数据传输半径十分有限，并不能满足远程传输的需求，而且不能接入Internet。有两种方法可以将这些串口设备进行有效的改进，使其接入到Internet。一种方法更新原有的系统，采用能够接入Internet的新产品，或者对原有系统的全部或局部进行重新设计。这种方式可能从根本上解决系统接入到Internet问题，但是其成本较高、周期较长。当系统的复杂程度较高或者价格较昂贵时，成本和周期的问题格外突出。另外一种方法是在原来的设备上面使用RS-232到Internet的协议转换器，实现Internet的接入。不论从复杂程度还是成本上面，这种方法明显优于第一种。 Microchip Technology针对嵌入式系统的Internet接入应用开发出8位集成以太网控制芯片的单片机PIC18F97J60，并发布了基于此芯片的TCP/IP协议栈。本文所使用的PIC18F66J60
就是此系列单片机中，管脚数量最少、RAM和ROM容量最小的一颗。
1.1 主要设计参数
远程遥控●以太网接口参数：
网络类型10M 以太网
隔离保护 1.5KV 隔离
接口类型RJ45
●串行通信口参数：
信号连接线RxD，TxD，RtS, CtS, GND
数据位数据位 8 位，无校验
停止位 1 位
速率1200bps ~ 115.2Kbps
●网络特性：
支持协议ICMP, ARP, IP, TCP, UDP, DHCP
网络视频传输
运行方式UDP, TCP Server, TCP Client
混凝土模板应用软件NetConfig
配置方法使用应用软件配置参数或者 Telnet
●电源参数：
输入电压5V DC +/- 5%
最大输入电流200mA
接口类型外部电源输入插座或者 USB插座
●机械特性：
尺寸（长x宽x高）75 x 32 x 25 mm
2．系统设计
2.1 系统原理框图
图2.1是系统的原理框图。系统内嵌TCP/IP协议栈，使用单芯片完成协议转换功能，这大大降低了系统成本和复杂程度。系统运行后，单片机运行Micorchip的TCP/IP协议栈，根据配置参数对从以太网通信口接收到的数据，或者从串行通信口接收到的数据进行处理。当通信串行口有数据接收时，单片机
接收数据并将其转换为以太网的数据格式并从以太网送出；当以太网有数据接收时，单片机接受数据并将其数据包中的有效数据提取出并从串口送出。
图2.1 系统原理框图
道具
2.2 FIFO 缓冲
FIFO缓冲做为数据流处理的一种常用技术，能够有效的抑制数据接收和处理的速度差异而引起的数据丢失，也能够有效平衡系统运行负载。FIFO缓冲大小设置需要根据两个因素，一个是数据传输速率差异和处理器的数据处理能力，另外一个是硬件系统资源。如果FIFO缓冲过小或者处理器的速度相对较
慢，那么就容易造成FIFO缓冲溢出而产生数据丢失；如果FIFO缓冲过大，则会过多的占用系统资源。虽然这种情况对于数据可靠性是有利的，但是单片机中RAM资源往往是十分宝贵的。
2.3 网络连接模式
内置的TCP/IP协议栈可以方便的将一个串口设备连接到以太网。本系统一共能够支持三种不同的网络连接模式：TCP SERVER模式、TCP CLIENT模式和UDP模式。UDP和TCP协议最大的不同是，TCP协议对所发出的数据包需要进行接收方的确认，否则发送方认为接收方没有收到数据，进行重新传送或差错处理；UDP协议则不需要接受方进行确认。虽然不需要确认降低了数据传输的可靠性，但是这将有利于快速的数据传输。
● TCP SERVER模式
TCP SERVER模式下，模块被实现分配一个唯一的IP地址和端口地址，并一直被动的等待远端主机请求连接。当建立连接后，数据才能够从串口设备和远端主机之间进行传输。
1 当系统上电后，模块就工作在监听状态，查看是否有远端主机向自己发出请求连接的数据包。如果收到有效连接请求，模块就对此主机进行应答，建立连接，并点亮LED连接指示灯。
2当连接建立好，数据就能够进行双向的数据传输：从主机到模块和从模块到主机，直到连接断开。
● TCP CLIENT模式
TCP CLIENT模式下，模块主动向远端主机地址发出连接请求，如果远端主机的相应的在运行，就建立连接。当连接建立后，同TCP SERVER模式，可以进行双向的数据传输。
1 当模块上电后，首先会向已经存储在存储器中远端主机地址发出地址解析包，查看主机是否存在。当主机存在时，就向其发送请求连接的数据包，此时如果主机工作在TCPSERVER 的模式下，则应答从模块发送的请求，建立连接。模块上的LED连接指示灯点亮，表示连接已经建立。二代身份证识别系统
2 当连接建立好，数据就能够进行双向传输：从主机到模块和从模块到主机，直到连接断开。
● UDP模式
UDP模式比TCP的模式具有更高的效率和更快的速度。在此模式下不需要建立连接的请求和应答，数据直接进行双向数据传输。
3．软件设计
偏心井口3.1 状态机的转换
图5.1 状态转换图
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