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基于MSP430F5438的网络终端系统设计

孙涛  
【摘要】:随着计算机技术与嵌入式技术的不断进步,网络已成为日常交流中最重要的通信工具,而小型的嵌入式设备与Internet通信也逐步成为发展的趋势。本文介绍了嵌入式系统具有的优势和以太网技术发展的方向,分析了把嵌入式技术与网络技术结合在一起的可能性。通过进一步了解嵌入式以太网技术产生的背景和目前发展的状况,指出了本文研究的重要意义。 嵌入式终端系统实现网络功能主要有三种解决方案,采用专门的网络处理芯片,嵌入式操作系统植入微处理器和小型单片机嵌入网络协议栈。分析比较三种方案各自的优缺点,本文的设计方案选择单片机嵌入TCP/IP协议栈的方法来实现。 系统的主控制器选用TI公司的高性能、低功耗单片机MSP430F5438,从控制器选用微芯科技公司生产的网卡控制器ENC28J60来实现嵌入式的网络终端的设计和开发。本文的设计包括软件和硬件两大部分,硬件部分主要包括电源电路的设计、看门狗电路的设计、串口电路的设计以及单片机与网卡控制器接口电路的设计;软件部分主要包括看门狗程序的设计、以太网控制器驱动程序的编写和TCP/IP协议的裁剪,在此基础上实现了应用层的Modbus协议。 在本文设计的终端系统中主控制器实现程序写入并与从控制器进行数据通信,同时从控制器通过网络变压器扩展出一个网络接口RJ45来实现与本地的局域网的通信,然后将裁剪的、适合单片机使用的TCP/IP协议通过仿真器写到单片机的Flash中,在这个过程中主要是对网络协议进行分析并把适合嵌入式系统的UIP协议栈移植到微控制器中。 通过分析应用层的协议,在主控制器的内部存储器中实现了基于UDP传输协议的Modbus协议。系统通过采样电路可以把现场的数据进行采集,并通过串口发送到系统的内部存储器中。与此同时,在远端的主机可以直接向网络终端发送命令实现对嵌入式网络终端的控制。系统真正实现了对数据的远端测试和对现场设备的远程控制,操作起来方便,应用也比较广泛。随着嵌入式技术和网络的不断发展融合,本文实现的将嵌入式网络技术应用在工业控制和远程监控领域具有重要的意义。


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