电梯远程监控系统

／IP协议栈，系统开发通过调用操作系统提供的API来实现TCP／IP协议的功能。该方案软件开发周期长，对研发人员的开发能力要求较高，一般大公司采用。 (3)集成了TCP／IP协议栈的片上系统(Soe)

现在有些网络微控制器芯片已经在片上集成了TCP／IP协议栈了，用户无需采用外部的硬件协议栈芯片或者自己用软件来实现TCP／IP的功能了。但是目前这类芯片一般都采用低端内核，设计出来的系统的数据传输速度比较低，要求数据传输速度比较快的系统就不能采用这种方案。

(4)嵌入式微控制器+TCPflP硬件协议栈

由嵌入式微控制器、TCP／IP硬件协议栈、PHY组成。TCP／IP协议族功能由协议栈芯片实现，嵌入式微控制器通过调用函数，就可以接收、发送相关用户数据。该方案硬件电路简单，也无需开发者自己来实现TCP／IP协议，而且用硬件来实现TCPFIP协议，比用软件实现，能达到更快的数据传输速率。特别适合资源比较紧张或者对数据传输速度要求比较高的系统。终端控制器网络系统的设计就采用了这种接入以太网的方案，以求有更快的网络处理速度。

3．4．1．2网络连接方案设计

终端控制器的工作环境是在电梯运行现场上，受限于电梯运行现场空间等因素影响，使用交换机或集线器等网络连接设备来组建网络不方便。所以要求终端控制器有自组网功能，数套终端控制器就能连接组成局域网，不用借助网络连接设备。因而需要具备集线器或者交换机的功能，具有两个以太网接口。设计双以太网接口的另一个很重要的原因是，本系统设计的带备份通路的环网结构要求具有两个以太网接口，进行首尾相连组成物理上的环网。

终端控制器网络的传输速率要求较高，因为需要传送大量的语音和视频信息，这种信息的突出特点就是数据量很大。系统需要选择一款性能优良的芯片，终端控制器设计选择的是交换机控制器芯片。通过对集线器和交换机控制器芯片工作原理的比较分析可以看出，网络负载比较大的场合下，集线器控制器很容易引起网络的拥塞，交换机控制器则能凭借其优越的性能而较好的工作。本终端控制器对网络带宽的要求相对较高，通常工作在网络负载大的场合下，所以本终端控制器网络系统的设计选用了台湾RELTEK公司生产的RTL8305SC交换机控制器芯片。本系统设计的网络接口示意图如图3．4．1所示：

图3．4．1系统网络接口示意图

3．4．1．3网络接口主要芯片介绍瞄之5】

从上述的方案设计中可以看出，在网络接口设计中主要用到的芯片有硬件TCP／IP协议栈芯片W3150A+和以太网交换机芯片RTL8305SC。下面分别简单的介绍一下这两个芯片的主要功能及特性。 (1)W3 150A+

WIZnet公司硬件协议栈芯片W3150A+是以大规模集成电路方式硬件化通信协议栈，提供一种简单、经济的高速连接互联网上各种数字设备的解决方案。实现方式是以硬件化TCP／IP栈来完成。它提供一个既快且简易的渠道来实现以太网的功能。应用此大规模集成化的芯片于系统中可完全卸载网络协议所需的负荷，减轻软件开发的工作量。W3150A+

实现TCP／IP栈中的TCP，UDP，ICMP，Pv4，ARP，IGMP以及PPPoE协议，另加连接以太网协议中的数据控制及MAC协议。芯片内含16KB收／发缓冲存储器。对MCU接1：3采用多种连接方式，对物理层衔接则应用标准MII接El。W3150A+主要由4部分组成，它们分别是： 第一部分是MCU接口。W3150A+提供直接总线接口和间接总线接口，W3150A+还提供SPI总线接口。适合与类似8051单片机的总线连接，也非常适合与只有IO口而没有总线接口的单片机连接。

第二部分是TCP／IP协议栈。W3150A+已经完全固化了从MAC层、网络层到传输层所需要的协议，因而用户无需了解这些协议的具体实现方法和实现代码。 第三部分是接收和发送缓冲区。单片机通过以太网与网络上其它主机进行通信的数据是通过这些缓冲区来交换的。

第四部分是以太网物理层接EI(MII接口)。W3150A+可以与RTL8201无缝连接，实现10／100BaseT以太网物理接口。 芯片结构如图3．4．2所示：

图3．4．2 W3150A+结构 (2)RTL8305SC简介

RTL8305SC是台湾的RELTEK公司生产的二层交换网络芯片，具有5个网络接口。其中每个接El含有一个MAC层和一个物理层收发器，提供10／100M传输速率的自动协商和识别功能(完全兼容IEEE802．3／802．3u的自动协商识别功能)，支持UTP方式，并且在光纤模式下提供流量控制功能。它集成高效的SRAM作为收发分组的缓冲区，提供广播帧过滤功能，还提供了微控制器接El：SMI(Serial Management Interface)接lZl，允许微控制器通过该接口设置内部寄存器和诊断内部错误。RTL8305SC的5个以太网接IXl(PORT0\一PORT4)分为三个部分：组X、组Y和PORT4。用户可以根据需要将PORT0---,PORT3灵活地划分为组X和组Y，每组的工作模式相互独立。而第5 N(PORT4)贝IJ是一个功能强大的接口，支持一个外部的MAC接口，可以根据需要配置成为物理层模式(PHY)MII接121、物理层模式(PHY)SNI接口及MAC模式MII接口三种，以实现与路由器、个人数据助理(PNA)及

VDSL发送设备直接相接。也可以直接工作在U11P方式。RTL8305SC内部寄存器有三种设置方式：第一种是仅用外部配置引脚，这种方法能够实现普通交换功能。用户根据需要在上电前设置好外部配置引脚的状态，上电时RTL8305SC根据外部配置引脚的状态自动设置内部寄存器。第二种是使用外部配置引脚并结合串行EEPROM自动加载，即RTL8305SC中的几个基本功能寄存器r(register0\

register5)是根据外部配置引脚的状态自动设置的，而其它用于更复杂功能的寄存器是通过串行EEPROM进行自动加载的。第三种方式是使用外部配置引脚并结合微控制器通过SMI口进行设置。本终端控制器网络系统设计只需要使用交换机的基本功能，故采用第一种设置方式，即仅使用外部配置引脚配置。RTL8305SC内部结构如图3．43所示。

图3．4．3 RTL8305SC芯片内部结构 3．4．2 ARM与协议栈芯片电路连接

3．4．2．1 W3150A+与微控制器的三种接法

W3150A+与微控制器(MCU)有三种不同的连接方法，具体见表3．4．1。 3多电梯远程监控系统终端控制器硬件设计硕士论文 的。

终端控制器网络的处理速度要求较高，所以本设计就是采用直接总线的方式连接

表3．4．1 W3 150A+与MCU连接方法

连接方法 连接线 优点 不足 直接总线方式 使用15根地址线、8根数据线、3根 网络处理较快，数据读取操作简单 需要较多的连接线 控制线与微控制器相连

间接总线方式使 用了2根地址线、8 根数据线、 节省io口 读取操作稍复杂， 3根控制节省微控制器号线与微控制器相连 数据读取速度稍慢

SPI接口的方式 需要SS(SPI主从选择)、SCLK(时钟 连接简单 网络的处理速度慢

) MOSI和MISO共4根线即可 、

3．4．2．2 LPC2378外部存储器控制器【12】

外部存储器控制器是一个AMBA AHB总线上的从模块，为AMBA AHB系统总线和外部(片外)存储器器件提供了一个接口。该模块可同时支持2个单独配置的存储器组，每个存储器组都支持RAM、ROM、Flash EPROM、Burst ROM存储器或一些外部I／o器件，EMC与外部存储器连接关系见图3．4．4。每个存储器组的总线宽度为8、16或32 位，但是同一个存储器组不能使用两个不同宽度的器件。总线一

图3．4．4 LPC2378的EMC与外部存储器连接示意图

LPC2378微控制器的引脚地址输出线是A[15：0]，可以选择64K的空间范围。2个存储器组的有效区域位于外部存储器的起始部分，地址分配如表3．4．2所列。

储器组的地址范围

Bank 地址范围

O 80000000\l 81000000～8100FFFF

Bank0、Bankl的片选信号分别为CSO、CSl，如果片外存储器或I／O器件是通过CSO进行片选，或者由CSO与地址线进行译码来片选，则此片外存储器或I／O器件属于BankO组，地址为0x80000000\；Bankl地址空间的选择同理。3．4．2．3 LPC2378与W3150A+电路连接LPC2378与W3150A+的电路连接原理如图3．4．5所示：