单片机实现串口协议的网络化

络中。网络端监控主机接收并处理该UDP报文，然后将控制信息同样以UDP报文发出。主处理器把网络控制信号返回给串口。这样，我们在Internet中就可以方便地完成对现场串口数据源的监视和控制过程。

　　5　结语

　　因为单片机对于各种电器设备有良好的接入和控制能力，所以，我们实现了单片机的网络接入功能后，就在电器的硬件设备和网络之间建起了一道桥梁。通过它，可以实现对各种实时信号、仪器仪表、家用设施等目标的远程监视，在宏观上对各种设备统一管理，实现人与系统的和谐的交互。这必将大大提高工作效率，改善工作环境，提升人们的生产、生活水平。

　本文深入研究了使用单片机控制网卡，接入以太网Ethernet,即IEEE802.3协议网络，实现串口仪器的网络化。

　　1　硬件结构和电路设计

　　1.1　总体设计

　　整个系统设计采用ATMEL公司8位通用微控制器AT89C51作为主处理器，驱动REALTEK公司的10M以太网控制芯片RTL8019AS,实现串口数据和外部网络互连。

　　1.2　网卡接线设计

　　RTL8019AS为100管脚PQFP封装，工作电压5V。其接线原理图如图1所示。地址SA0-4接到单片机P2的低五位上；SA8和SA9接电源；其余SA5-7,SA10-19这13个管脚全部接地；IORB和IOWB分别接单片机的读写信号端；RSTDRV接到P1.2上；8位数据SD0-7按顺序接到单片机P0.020.7脚；TPOUT+和PTOUT-是发送管脚对，连接到RJ45口的发送脚1和2;而TPIN+和TPIN-则是接收管脚对，连接到RJ45口的接收脚3和6;管脚X1和X2之间接20M的晶振及接地电容；LED0和LED1分别串接发光二极管和1k8电阻，连到5V电源上；IOCS16B管脚串接27k8电阻接地；管脚BD0-3（IOS0-3）是负责定义基地址位置的，全部悬空，作为0输入。

　　LED0默认表示通信冲突COL,LED1表示接收数据包。发送对和接收对不能直接接到RJ45插头上，要通过隔离电压模块（选用20F-01）和RJ45相连。网卡有16bit数据线，可以使用16bit或8bit模式传送数据，使IOCS16B管脚为低，我们选中的是8bit模式。

　　1.3　串行接口部分

　　1串口部分采用MAX232和9针串口。单片机P3.0/RXD0和P3.0/RXD0通过MAX232芯片分别接到串口的2针和3针上。串口5针接地。

　　串行口选择工作方式1,这时的波特率计算公式为：

　　串口在9600波特率时，晶振选用11.0592M,预设值算得0xFD,smod=0;晶振选用16MHz,预设值为0xF7,smod=1。

　　2　网卡的初始化和工作过程

　　2.1　网卡芯片RTL8019AS的控制方法

　　控制网卡芯片RTL8019AS是通过读写芯片上的32个字节的控制寄存器组实现的。另外该芯片含有16kbyte的RAM,地址为0x400020x7fff。这些RAM不能通过单片机直接寻址，必须通过32个字节的控制寄存器组，以DMA方式读写它们。

　　32个字节的控制寄存器组可以由单片机直接寻址，但其基地址是通过管脚BD0-3（IOS0-3）配置的。电路中将四个管脚全部悬空，全0输入，产品资料说明其基地址为300H。

　　这32个字节的控制寄存器组分成4页，00H寄存器称为CommandRegister（CR），CR的最高两位代表目前寄存器处于哪一页。01H到0FH在不同的页有不同的意义，同时，即使同一页，读和写代表的意义也可能不同，这一点很值得注意。10H217H是远程DMA端口，而18H-1FH是网卡复位端口。

　　2.2　DMA数据通道

　　RTL8019AS内部划分为远程DMA（RemoteDMA）通道和本地DMA（LocalDMA）通道两个部分。本地DMA完成控制器与网线的数据交换，远程DMA完成主处理器与网卡数据交换。单片机主处理器收发数据只需对远程DMA操作。接收数据时，RTL8019AS接收到的数据通过MAC比较、CRC校验后，由FIFO存到接收缓冲区，收满一帧后，以中断或寄存器标志的方式通知主处理器，主处理器通过远程DMA通道将其读出。当主处理器要向以太网发送数据时，先将一帧数据通过远程DMA通道送到RTL8019AS中的发送缓存区，然后发出传送命令；RTL8019AS在完成了上一帧的发送后，再完成此帧的发送。

　　所谓的DMA就是直接内存访问（DirectMem2oryAccess）。普通的寻址方式是给出一个地址，然后取出对应的值。而在DMA方式下，我们指定一个寄存器地址，主机只要反复地读取或写入这个地址，就可以取出或写入大量的数据。网卡指定的远程DMA端口就是这个用途。设置好起始地址和读出的byte数后，我们反复读远程DMA端口，就可以将网卡里从网线收到的数据包，从0x400020x7fff的RAM区读出；反之，同样设置好起始地址和写入的byte数后，我们反复写远程DMA端口，就可以将数据发送到网卡的发送缓冲RAM中，然后发出发送的命令，就可以把数据包发送到网线中。

　　2.3　网卡的初始化过程

复位，使RSTDRV先高后低，注意每一步都要有100ms的延时，以确保复位成功。然后进行热复位，就是先后读、写网卡复位端