RJ45為此系統與局域網的接口。數據的流向為:請求信息從局域網中來,通過RJ45送到網卡控制芯片,處理后05的數據包送入單片機協議棧,由協議棧對數據包進行解析,得到原始請求信息。請求信息再經過單片機的處理,產生回復信息?;貜托畔⒌骄钟蚓W的過程與上面正好相反。
接口控制模塊的特點:
1.不依賴PC機或高檔單片機,真正實現8b單片機系統直接接入Internet,整個系統完全自給自足。
2.使用外圍器件少,系統成本低。
3.支持IP、TCP、UDP、ICMP、HTTP、SMTP協議。
4.系統提供10/100 Base-T網絡接口,直接支持EthernetIEEE802.3協議。
5.通過系統內置的RS232串行接口、支持Web頁面下載功能,可以實時、動態顯示并控制監控點數據。
?。ㄈ┮蕴W通信協議開發
以太網是按照局域網的要求設計的。以太網標準(IEEE802.3)定義了OSI參考模型的物理層和數據鏈路層。在物理層定義了電纜類型、連接器和信號電平;數據鏈路層定義了幀格式、差錯控制方式、信道分配方法等。但以太網不能完成OSI模型第3層以上的功能,從這個意義上來說,他不屬于完整的網絡協議。如何在現有協議基礎上實現OSI模型的網絡層、傳輸層以及應用層,才是解決問題的關鍵所在。
網絡協議棧實現原理如圖3所示。
圖3中的軟件協議棧都用單片機語言編寫,存儲在單片機的Flash程序存儲器中。國內外不同廠家紛紛針對自己的以太網產品推出了不同的工業以太網協議。總的來說,協議開發都集中在以下三個方面:
1.網絡層協議
網絡層主要處理分組在網絡中的活動,例如分組的選擇、路由的確定。包括:IP協議(網際協議)、ICMP協議(Internet互聯網控制報文協議)以及IGMP協議(Internet組管理協議)。IP協議是主要應用對象。Internet中所有的數據都是以IP數據包格式傳輸,其最大特點是提供不可靠和無連接的數據報傳送服務。
在嵌入式控制模塊中開發協議棧,IP層的實現就是把要發送出去的消息進行IP打包,即加上IP包頭,使之符合IP數據包的格式發送到物理層;將接收到的來自物理層的數據包進行IP解包,即去掉包頭,送到TCP層。
2.傳輸層協議
TCP提供一種面向連接的、可靠的字節流傳送服務,一旦數據報被破壞或丟失,則由TCP將其重新傳輸。在嵌入式模塊協議棧中,對TCP層的實現是通過提供的TCPAPI(應用程序接口)來實現的。
3.應用層協議
HTTP是WWW上的協議。當用戶要瀏覽服務器上的一個網頁時,HTTP請求就會從用戶的瀏覽器發送到HTTP服務器。服務器響應這個請求,把指定的網頁傳送回來,用戶才看到了網頁。因為HTTP層的下面是TCP層,也就是說HTTP把TCP作為他的傳輸協議,所以上述兩個TCP連接也為WebServer所用。理所當然,TCPAPI的發送和接收函數也用來實行WebServer的請求及相應命令,完成數據傳輸。
在控制模塊中,可以用HTTP協議構造Web服務器,用SMTP協議構造郵件服務的客戶端,用PPP協議構造點到點的系統,最終建立C/S模型。所有的服務器資源都存放在外部存儲器(E2PROM)中,他的容量決定了WebServer的資源文件的大小。HTTP使用統一資源定位器來指定返回給客戶端的網絡資源(如HTML、文本文檔、圖像、Java腳本、Java applet、PDF文檔等)。網絡中任何類型Web服務器都可與之進行交互式通信,實現遠程、實時控制。
?。ㄋ模┫到y應用平臺的開發
工業控制應用軟件的開發,主要是基于B/S網絡架構,控制底層通過建立智能節點模塊實現現場數據信息的收集并建立Web資源服務器,客戶端只需要通過瀏覽器即可實時讀取到其中的數據,并可將控制命令傳達。這種應用系統的重點在于底層服務器的開發。同時,系統的監控軟件采用網絡化設計,具有良好的擴展性和互聯性,帶有參數集中顯示、數據實時查詢等功能,還有所有設備聯網所帶來的特殊功能如:控制模塊自動切換、網絡故障檢測、資源共享等。
三、結語
網絡技術的飛速發展深刻影響著工業自動化技術的變革。嵌入式工業以太網這種高度開放、使用靈活方便、功能強大的新型工業控制網絡將會以非常高的效率把企業的現場設備層、控制層以及管理層連接在一起,形成以網絡集成自動化為基礎的企業信息系統。他必將滲透到機械制造、汽車制造、半導體制造、石油化工等制造業的各個方面,同時也將廣泛運用于樓宇自控、電力系統監控、機器人控制、紡織包裝、印刷等一切需要數字信息交換與集成的領域。因此,以工業以太網作為一種全新的“現場總線”是未來工業控制網絡的必然選擇。他實現了現場設備層與企業內部信息網(Intranet)的無縫連接,在建立起一個真正統一的工業控制網絡的同時,把開放性的思想在更高程度上運用于工業控制網絡。
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