基于51单片机的嵌入式SNMP代理器设计与实现

0 引言

SNMP（简单网络管理协议）应用广泛，功能强大，只要管理软件驻留有MIB（管理信息库），并且拥有适当的权限，管理器就可以访问SNMP代理器。SNMP一般用于计算机网络和电信网络，本文提出了用SNMP进行控制。由于其传输媒介是Internet，所以传输距离不受限制，这相对于其他工业控制总线有不可比拟的优势，SNMP最大的优点是协议简洁，适合嵌入式应用。SNMP体系可扩展性强，只要将新的MIB装载在管理软件上就可以实现对新的终端的控制与访问，本文介绍了一种基于廉价的微控制器的实现嵌入式代理器的方案，以微处理器核心实现相关硬件及软件。

1 SNMP体系结构

SNMP的体系结构（见图1）以简单的查询/回答模型为基础，发送查询的用户为管理者，SNMP的服务器（代理器）回答查询。

SNMP在TCP/IP体系中属于应用层协议。为了实现SNMP体系，就必须实现从应用层到物理层的所有要用到的协议，管理器在PC机上，代理器处于监测现场，代理器驻留在被管理系统的MIB，我们以单片机为核心来实现嵌入式代理器，嵌入式代理器要对现场采集到的数据进行分析，如果有异常情况发生，通过发送Trap报文给管理器，告知网管有异常情况发生，在报文中还带有异常情况的相关信息，网管可以根据这一信息进行相应的处理，在一些情况下，代理器将数据保存起来，以备管理器的查询。

2 嵌入式代理器的硬件实现

我们设计的基于SNMP的控制系统原理见图2。

控制现场的信号采集由A/D转换模块输入单片机。单片机对信号进行处理，并且执行SNMP代理器的任务，硬件部分主要包括A/D、串口、以太网、小逻辑、单片机、监控信号采集、电源及监控等模块，本文着重介绍与嵌入式SNMP代理器密切相关的部分。

2.1 串口模块

单片机使用的是TTL电平，而RS-23协议所使用的电平不同，所以需要进行电平转换，通过MAX232实现电平转换。

2.2 A/D模块

A/D模块主要负责采集外部监控信号，采用AD0809可以采集8个通道的数据，信号变化的动态范围并不大，利用这一特点，合理设置参考电压，可以提高分辨率，从而用低廉的器件实现很好的性能，ADC0809的两个参考电压都可以通过电位器调节，为了保证系统的精度，参考电压必须稳定，为此采用MAXIM的MAX875作为参考电压源。另外需要注意的是：输入到A/D转换器的参考电压经过电位器的分压，为了使参考电压稳定，必须选用高精度、高稳定性的电位器。

2.3 以太网模块

以太网模块实现与以太网的通信，采用RealTek的RTL8019芯片实现。

RTL8919A（见图3）有3种工作方式：跳线方式，网卡的I/O和中断由跳线决定；即插即用方式，由软件进行自动配置plug and play；免跳线方式，网卡的I/O和中断由外接的93C46中的内容决定。

RTL8019AS的引脚65（JP）决定了网卡的工作方式，引脚65脚（JP）是输入引脚，当引脚65为低电平时，8019工作在即插即用方式或免跳线方式，具体由93C46中的内容决定，在嵌入式应用中如果可以不使用93C46，则可以降低成本，同时减少连线，我们把引脚65接高电平（VCC），使用跳线方式。那么，网卡的I/O和中断就不是由93C46的内容决定，这是不需要使用93C46。

引脚64（AUI）决定使用AUI还是BNC接口。BNC接口方式支持8线双绞线或同轴电缆。高电平时使用AUI接口；悬空为低电平，使用BNC接口。我们一般使用BNC，将该引脚悬空。
网络接口类型由引脚74（PL0）、引脚77（PL1）决定。将PL0、PL1悬空，选择自动检测模式，芯片自动检测接口类型是用同轴电缆或双绞线，然后进行工作。

RTL89的IOCS16是16位I/O的选择引脚。当网卡上电复位时，该引脚为网卡的输入，如果该引脚为高电平，网卡将选择16位的模式，如果该引脚为低电平，网卡将选择8位模式，51单片机是8位数据，所以用电阻R10下拉，因此在复位时该引脚为低电平，网卡选择8位模式。

AD0-AD7是网卡的8位数据总线，接单片机的P0口，RESDRV（引脚33（RESET））接单片机的T0（P3.4），单片机用P3.4来复位网卡。IRQ9接单片机的INT0（P3.2），IRQ9是网卡的中断9，接到单片机的中断0上，IOR，IOW接到单片机的P3.6，P3.7（/WR，/R）。

2.4 小逻辑模块

小逻辑模块主要实现一些逻辑功能，A/D的时钟由单片机的ALE信号8分频，各个外部器件的片选功能都由小逻辑模块实现，虽然功能不复杂，如果用小逻辑器件实现，就需要较多的器件，器件利用率低，在电路板上占据较大的空间，与要求体积小的嵌入式应用相矛盾。采用可编程逻辑器件可以解决这些问题。

2.5 单片机模块

单片机模块由单片机以及复位和看门狗电路、外部扩展RAM、时钟电路等外围电路构成，看门狗