系统A/D 和D/A 转换 - 基于IPV6的嵌入式数据采集系统设计

　

　2.3 系统A/D 和D/A 转换

　　PCF8591 是PHILIPS 公司生产的具有I2c 总线接口的8 位A/D 和D/A 转换器。器件由单一的电源供电，COMS 工艺;有4 路A/D 转换模拟输入、1 路D/A 转换输出;A/D 转换为逐次比较型;输入输出部分有采样/保持电路;最大的转换速率与I2c 总线传输率有关;A/D 和D/A转换的基准电源由外部供给。PCF8591 也是采用典型的I2c 总线接口器件寻址方式。器件的地址为1001f 引脚地址为A2AlA0，方向位为R/W，因此它的器件地址及寻址字节为1001A2A1A0R/W。

　　AT89C55 的P1 口的P1. 1 和P1. 2 引脚模拟I2c 总线与PCF8591 的SCL 和SDA 连接，PCF8591 使用内部时钟电路，所以EXT 引脚接地，OSC 作为内部时钟输出端悬空，将A2, A1和AO 三个引脚接地，所以器件可读地址为SLAR=91H，可写地址为SLAW=90H。

　　PCF8951 的DAC 数据操作程序代码如下：

　　DAC 数据操作程序

　　PCF8951_ DAC: MOV MTD, #COM ;PCF8951 控制命令COM 入MTD

　　MOV R0, #MTD

　　INC RO

　　MOV @R0, A;D/A 转换数据入MTD + 1

　　MOV SLA, #SLAW;指向PCF8951 节点写地址

　　MOV NUMBYT, #2;写入两个字节COM 和A

　　LCALL WRNBYT

　　RET

　　2.4 以太网芯片的扩展

　　本系统网络芯片使用的是RTL8019AS芯片，RTL8019AS是***REALTEK公司生产ISA接口的通用以太网控制器。RTL8019AS 的硬件连接主要涉及三部分:第一部分是RTL8019AS工作模式及相关配置，其配置包括:RTL8019AS 的工作方式选择、总线方式、I/0 基址设置、中断线选择、传输介质选择、BROM(自举程序存储器)的容量和基址设置。第二部分是与MCU 的连接。第三部分是传输介质的连接，其电路图如图2 所示。

 

 

 

　　3． 系统软件设计

　　网络化数据采集系统的软件部分设计，大体可分为三个部分:底层以太网数据的收发、TCP/IPv6 协议功能的实现，以及用户应用软件的实现。其中，在用户应用软件部分的设计中主要是采用的是汇编语言来描述的，它主要完成数据采集系统的采集参数设置、数据的采集、数据的保存，以及数据的显示等，系统软件部分三个模块之间的关系结构图如图3 所示。

 

 

 

　　在网络化数据采集系统的设计中，底层网络数据的收发采用的是以太网为物理媒介，在Internet 的通明传输中采用的是TCP/IPv6 为通信协议来搭建的。系统在测控的局域网中，通过使用一台路由器来实现与外部Internet 的连接。这样做，一来保证了内部测量仪器、传感器等电子设备的安全性，对外部的访问可以进行过滤，防止了来自因特网的恶意破坏;二来，在网络通讯中的许多繁杂的工作不需要在现场设备端实现，现场设备的TCP/IPv6 协议栈设计的工作量可大大降低。一般只要实现基本的IPv6, ICMPv6 和UDP 就可以工作了。

　　此外，数据采集系统与远方控制站之间的通讯采用了客户/服务器模型，即数据采集系统为服务器，控制站为客户机。客户机向服务器发送数据传送请求、采集系统的参数设置等;服务器根据客户机的请求提供一些特定的服务，比如返回数据、某端口状态等，网络数据采集流程如图4 所示。

 

 

 

　　4． 总结

　　本文创新点：在 8 位嵌入式系统中实现IPv6 协议的网络互联。Internet 的IPv6 网络层协议目前还是一个比较新鲜的事物，并不为多数人所知，嵌入式系统在这几年的快速成长后，已成为时代的新宠，虽然它实现的方式和采用的方法各有千秋，但相对而言它已具备了比较完善的设计思想。论文将IPv6 协议引入到目前流行的嵌入式Internet 系统的研究热潮中，大胆使用性能优良但价格低廉的8 位MCU 作为网络协议实现的载体。