系統(tǒng)總體設計方案

系統(tǒng)總體設計方案本系統(tǒng)為虛功率源的局部硬件電路和局部軟件， 包括基于分級構造的人機界面、功能鍵盤輸入、儀器對外接口和對儀器內(nèi)部主處理器的接口。 系統(tǒng)框圖如圖1所示。儀器內(nèi) 預留主處理部器通信接口總線鍵盤

MCUC8051F020

RS232C接口芯片MAX232USB接口芯片CH372

PC機CH372應用程序接口(API)CH372驅動程序CH451LCD模塊

棧芯片W3100A

片RTL8201

以太網(wǎng)(Ethernet)圖1以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口局部承受 W3100A實現(xiàn)傳輸層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層的功能，承受RTL8201BL實現(xiàn)物理層的功能。2.1W3100AW3100是WIZnet公司特地為以太網(wǎng)互聯(lián)和嵌入式設備推出的硬件 TCP/IP協(xié)議棧芯片，其硬件 TCP/IP協(xié)議棧包含了 TCP、UDP、IP、ARP和ICMP協(xié)議。在軟件源代碼當中有W3100A的SocketAPI更加便利。利用這些函數(shù)進展設計時，應首先初始化W3100A的網(wǎng)絡設置，即調用相應的API函數(shù)設置默認網(wǎng)關、子網(wǎng)掩碼、本機物理地址和IP地址，然后建立Socket連接以實現(xiàn)通訊。RTL8201BLRTL8201BL是一個單端口的物理層收發(fā)器，它實現(xiàn)了全部的10/100M以太網(wǎng)物理層功能，包括物理層編碼子層〔 PCS〕，物理層介質連接設備〔PMA〕，雙絞線物理媒介相關子層〔 〔AU以太網(wǎng)接口調試方法使用Ethereal 協(xié)議分析系統(tǒng)進展以太網(wǎng)接口的調試是行之有效的方法。Ethereal 是目前最好的開放源碼的網(wǎng)絡協(xié)議分析器， Ethereal 可以捕獲網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，通過分析網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的內(nèi)容可以知道以太網(wǎng)接口的各層是否工作正常。自動獲得IP地址自動獲得IP地址基于DHCP協(xié)議，由于W3100供給的TCP/IP協(xié)議棧并未包含應用層，所以需要研發(fā)人員依據(jù) DHCP協(xié)議自行編寫代碼來實現(xiàn)自動獲得 地址的功能。為實現(xiàn)自動獲得 IP地址，局域網(wǎng)內(nèi)必需存在 DHCP效勞器。DHCP客戶端通過和 DHCP效勞器的交互通訊以獲得 IP地址租約。DHCP協(xié)議通訊使用端口UDP67〔效勞器端〕和 UDP68〔客戶端〕進展通訊，為了從 DHCP效勞器獲得一個IP地址，在標準狀況下DHCP客戶端和DHCP效勞器之間會進展四次通訊，所使用的數(shù)據(jù)包分別為 ，。DHCP工作流程如圖 2所示。圖2DHCP封包格式如圖 3所示。圖3編寫程序時DHCP封包必需嚴格依據(jù)圖 4所示的格式，否則DHCP效勞器不能識別出DHCP封包，不會應答 DHCPOFFER有關DHCP協(xié)議的具體內(nèi)容可以參考相關RFC文件：RFC-95RFC-1541USB接口3.1CH372

7USB接口承受CH372芯片，CH372是一個USB總線的通用設備接口芯片，兼容USB2.0協(xié)議。在計算機端，CH372的配套軟件供給了簡潔易用的操作接口，通用Windows驅動程序供給設備級接口，通過DLL供給API應用層接口，與本地端的單片機通訊就如同讀寫文件；CH372內(nèi)置了USB通訊中的底層協(xié)議，本地端單片機只需負責數(shù)據(jù)交換，所以單片機程序設計很簡潔。液晶顯示模塊液晶模塊承受C240128型液晶顯示模塊，此款液晶模塊承受8133掌握器，此款液晶模塊還內(nèi)置了簡體中文字庫。功能鍵盤設計由于要對鍵盤功能及數(shù)量進展定制， 所以承受行列式掃描鍵盤，鍵盤掌握芯片承受CH451。在使用CH451之前要先對其功能進展初始化，使能鍵盤掃描，命令代碼請參考軟件源代碼。軟件設計軟件總體設計系統(tǒng)軟件初始化 LXI接口 USB接口人機界面協(xié)議MCU

USB鍵接盤LCDLXI口控模接

鍵USBUSB動 盤各鍵DHCP接設態(tài)LCD控界盤棧 制

協(xié)口備鏈

接制面中初芯芯 塊口

API 芯 斷始片片芯化初初片始始初

初初 始始 化化

議固驅接口片顯服模件動庫函接示務塊程程文數(shù)口函函始化化化

序序件

函數(shù)數(shù)數(shù)圖4系統(tǒng)軟件包括初始化， LXI接口，USB接口和人機界面四個主要模塊，系統(tǒng)軟件模塊框圖如圖 4所示。軟件構造系統(tǒng)程序流程如圖 5所示，程序啟動后首先對單片機和各器件初始化， 然后設置全局變量來存儲一些系統(tǒng)和人機界面的狀態(tài)信息，接著調用顯示主界面函數(shù)，最終進入主循環(huán)，在主循環(huán)中各任務以肯定挨次串行執(zhí)行。由于 DHCP模塊占用資源較多，處理時間較長，不適合放在中斷效勞函數(shù)中， 所以放在主循環(huán)中依據(jù)肯定條件執(zhí)行。同時，為了保證對鍵盤操作響應的實時性， 鍵盤中斷效勞函數(shù)中包含了對按鍵全部功能的處理， 假設用戶期望中斷效勞函數(shù)盡量簡短， 也可以把按鍵的功能模塊放在主循環(huán)中執(zhí)行。 另外，用戶可以在主循環(huán)中添加自己定義的模塊。初始化設置全局變量顯示主界面初始化

鍵盤中斷效勞函數(shù)

否自動獲得IP?是DHCP模塊用戶添加的其它模塊圖5對單片機和各器件初始化的挨次具有較嚴格的要求： 應首先制止看門狗定時器，并初始化系統(tǒng)時鐘，在此之后才可以調用延時函數(shù)實現(xiàn)較準確的延時； 在對外部器件操作之前應領先初始化 I/O端口；由于LXI接口初始化和 Socket初始化的過程中會觸發(fā)單片機中斷， 所以在此之前必需先配置中斷系統(tǒng)， 否則不能完成LXI接口初始化和 Socket初始化。所以，假設用戶需要修改初始化局部的代碼，建議用戶嚴格依據(jù)上述挨次執(zhí)行。MCU初始化單片機的初始化包括制止看門狗定時器，設置中斷，系統(tǒng)時鐘初始化， I/O端口初始化，串口初始化。協(xié)議棧芯片初始化系統(tǒng)上電后要對 W3100進展初始化，可以調用 SocketAPI 函數(shù)中的initW3100A函數(shù)來初始化W3100。USB接口芯片初始化CH372的初始化包括執(zhí)行硬件復位， 并設置CH372的工作模式為內(nèi)置固件模式。相關函數(shù)可以參考。鍵盤掌握芯片初始化CH451初始化包括使能鍵盤掃描功能，制止顯示驅動功能，制止看門狗。相關函數(shù)可以參考。LCD模塊初始化在使用LCD模塊之前，先要對其進展一次復位操作， 平。相關函數(shù)可以參考。LXI 接口LXI接口包括初始化，SocketAPI 函數(shù)，DHCP協(xié)議模塊。初始化在使用LXI接口進展通信之前，先要進展初始化，包括設置 IP地址，子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關和物理地址，并初始化 Socket鏈接，為實現(xiàn)自動獵取 IP地址，先設置為UDP。SocketAPI 函數(shù)使用W3100A的SocketAPI 函數(shù)可以使網(wǎng)絡通訊的軟件設計更加便利，與WindowsSocket編程格外類似。DHCP協(xié)議模塊由于W3100供給的TCP/IP協(xié)議棧并未包含應用層，所以需要研發(fā)人員依據(jù)DHCP協(xié)議自行編寫代