Web網絡傳感器的遠程數據采集系統設計

　　ADuC832是ADI公司推出的混合信號單片微控制器，是真正意義上完整的數據采集系統芯片，是集數據轉換電路、微控制器、閃存于一體的數據采集系統。它的主要特性有：8通道模擬I／O，247 ksps、12位ADC，2個12位（單調的）電壓輸出DAC片內溫度傳感器；62 KB片內閃速／電擦除程序存儲器，4 KB片內閃速／電擦除數據存儲器，2 304字節的片內數據RAM。

　　主芯片通過74LS138譯碼器來進行片選外部數據存儲器KM62256，或者網卡控制器RTL8019AS。通過74HC573地址鎖存器進行當前地址的鎖存，使得輸出端的狀態不會隨輸入端的狀態變化而變化，僅在有鎖存信號時輸入的狀態被保存到輸出，直到下一個鎖存信號到來時才改變，也是為了實現地址的復用。

　　在主電路上主要設計了一個信號輸入接口，用來接工業現場的4～20 mA信號的變送器；設計了一個RJ45的網口接口，通過網口可以直接接到Internet上，進行現場數據的上傳和共享；還設計了RS485接口和RS232接口，作為工業現場特殊情況下的數據接入和處理。

　　現場傳感器將采集的4～20 mA信號傳送給信號調理板，將其信號轉換為0～2.5 V的電壓信號，然后通過ADuC832轉換為數字量，再通過程序轉換為相應的溫度值，實時地將溫度值顯示在嵌有Java Applet的網頁上。

　　3.2 軟件實現

　　3.2.1 操作系統和協議棧的選用

　　在嵌入式Web服務器上，選用μC／OS-II作為嵌入式實時操作系統。它是一個可移植、可固化、可裁剪、搶占式的實時操作系統，比傳統的前后臺程序可靠性更高，效率更高。

　　TCP／IP是個協議簇，是諸多開放的協議的集合，但是單片機是個小型的微處理器，內部資源有限，因此必須要對協議進行裁剪。本系統采用精簡的小型TCP／IP協議棧——μIP協議棧。μIP協議代碼中包括了一些基本的通信協議：ARP協議、IP協議、ICMP協議和TCP協議，UDP協議、HTTP協議、Telnet協議、SMTP協議等。其中，ARP、IP、ICMP、TCP這4個協議就能實現網絡連接和通信的最基本的功能，同時還能實現CGI技術。其應用層就是HTTP協議，采集數據嵌入在Web服務器網頁中以網頁的形式發布到Internet。

　　對于μC／OS-II和μIP的移植，詳見參考文獻。整個系統的軟件結構如圖4所示。

圖4 系統的軟件結構圖