LXI总线B类电压表的设计与实现

PIC32 Ethernet Starter Kit实验板的底部组件包括：

+3.3 V的稳压电源，通过USB或扩展板入门工具包电源。 连接各种扩展板。 USB OTG和PIC32系列的USB OTG公司/设备为基础的应用设备连接微型AB插座。 外部以太网PHY。

PIC32单片机本身具有网络接口和USB等设计LXI的C类仪器的基本要求，LXI标准规定，C类接口功能需要提供LAN和Web浏览器接口，其LAN接口应支持千兆位以太网，向下兼容100Base-T，推荐使用Auto-MDIX功能，必须显示LXI仪器的MAC地址。网络协议上至少支持Ipv4的IP、TCP、UDP、ICMP、SNMP。必须支持三种LAN配置技术，即动态主机配置协议(DHCP)、动态配置本地链路选址(Auto-IP)和手动设置。必须提供HTML Web网页，这些Web网页可以在和W3C兼容的浏览器上正确工作。Web服务器必须符合HTTP1.1规范，且所提供的HTML网页必须符合版本4.01。

LXI测试模块使用IVI-COM驱动程序（使用COM API的IVI驱动程序）对仪器进行控制。IVI驱动程序是基于VISA并被集成在NI提供的应用开发环境中。主控程序通过调用VISA I/O库函数，控制LXI模块完成电压、电流、频率等信号的测试采样。

因此本设计主要完成的内容如下所示：

熟悉计算机网络通信原理； 熟悉TCP/IP协议； 熟悉嵌入式的Internet技术； 完成模块内部常用接口的调试工作； 完成TCP/IP网络协议的实现； 实现Web Sever服务功能； 完成电压数据的读取； 探究B类电压表的实现方案。

基于PIC32单片机，关键在于网络协议的实现，结构框图如图2所示：

图2结构框图

注：模块上的网络PHY为DP83848C，不具备IEEE1588帧检测能力，需要更换成DP83640。DP83640芯片内置高精度IEEE1588时钟，并设有由硬件执行的时间标记功能，可为接收及发送信息包打上时钟标记，以实现IEEE1588功能。

以太网本质上是一个物理层标准，作为一套完整的网络传输协议，必须具有高层控制协议，以太网使用了TCP/IP协议。以太网最典型的应用形式是Ehtemet+TCP/IP，即灵活的Ethemet底层加上几乎已成通用标准的网络传输协议TCP/IP协议，使得以太网能够非常容易地集成到以Internet和Web技术为代表的信息网络中。

嵌入式以太网的实质是在嵌入式系统的基础上实现网络化，使嵌入式系统能够实现TCP/IP网络通信协议，接入以太网。将嵌入式系统与TCP/IP协议融合到一起主要有两种方法：

1．硬件方式：使用有的TCP/IP芯片直接作为以太网，这种方法的优点是：可靠性高，执行速度快，但往往硬件电路复杂，价格昂贵，硬件成本高。

2．软件方式：将TCP/IP协议以软件方式嵌入到嵌入式系统的ROM中。一般来说，TCP/IP协议栈都比较庞大，在嵌入式系统中很难支持完整的TCP/IP协议栈，因此要根据嵌入式网络产品的特点，精简TCP/IP协议，实现与需要相关的部分，大幅度减少对于系统资源的需求。

本设计采用第二种方法。以太网技术是LXI的技术基础，LXI标准规定了对以太网的硬件要求和相关配置要求。LXI规范中规定设备必须使用合适的IEEE 802.X PHY/MAC规范实现以太网。以太网的物理连接必须使用IEEE 802.3规范。推荐使用RJ45作为LAN连接器。LXI设备应支持千兆位以太网，并能保证在10/100Base-T低速以太网中正确运行。用户通过访问显示器或粘贴在模块上的标签可以获得模块的MAC地址。模块必须包括以太网连接的监视功能。另外，LXI设备应包括Auto-MDIX(自动线序识别)功能，并支持缺省的网络速度自动协商功能。

在LAN配置方面，LXI设备必须支持TCP/IP网络，至少支持IPv4，其中包括IP、TCP、UDP等协议。同时还要求设备支持ICMP协议。规范要求设备必须支持三种IP地址配置技术：动态主机配置协议(DHCP)、动态配置本地链路地址(Auto-IP)和手动设置。其中，DHCP是在使用以太网路由器的大型网络中自动分配IP地址的方法，此时通过DHCP服务器获得设备的IP地址；Auto-IP方式适用于由以太网交换机(或集线器)组建的小型网络或特设网络，以及由交叉网络组建的两节点网络；手动方式可用于所有类型拓扑结构的网络，此时用户手动设置LXI设备的IP地址。LXI设备需提供LAN配置初始化机构(LCI)，实现VXI-11发现机制，从而能容易地在网络上被识别。

仪器发现技术可以依靠VXI-11标准来实现，VXI-11标准基于TCP/IP协议模型和客户机/服务器架构，利用ONC/RPC技术提供IO通道给LXI仪器的远程控制端，建立Core、Abort、Interrupt三类信道，实现仪器间的信息传输。仪器发现的过程实际上是仪器与服务器之间进行信息交互的过程：仪器向服务器发送通信请求；服务器收到信息则知道有仪