基于SPI实时以太网(RTE)通讯卡设计.docVIP

综 合 设 计 报 告 单 位： 自动化学院 学生姓名： 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 0820801 学 号： 指导老师： 成 绩： 设计时间： 2011 年 10 月 重庆邮电大学自动化学院制 一、题目 实时以太网（RTE）通讯卡设计。 二、技术要求 设计实时以太网（RTE）通讯卡，要求如下： 1、学习以太网控制基本原理； 2、了解相关网络控制器的基本结构和控制原理； 3、利用51单片机和合适的网络控制芯片设计以太网通讯板卡； 4、使用C语言编写以太网协议栈程序； 5、通过实时以太网通信协议栈，能够完成和上位机的通信： 6、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图，讨论减少数据在网络传输中出现乱码及丢包的方法。 三、给定条件 1、《计算机网络》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、网线、10Mbps网络平台； 3、STC89C52单片机、ENC28J60网络控制器和HR911105A接口以及PC机； 四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出实时以太网现场总线的结构图； 3. 选择以太网控制芯片和单片机，设计硬件电路； 4. 设计实时以太网通信协议栈，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告； 摘要：人们知道，用于工业自动化系统的网络通信技术来源于IT信息技术的计算机网络技术， 但是又不同于一般的计算机网络通信，这是因为IT网络通信是以传递信息为最终目的， 而工业控制网络传递信息是以引起物质或能量的运动为最终目标。所以，用于测量和控制的数据通信的主要特点是：允许对事件进行实时响应的事件驱动通信；很高的可用性；很高的数据完整性；在有电磁干扰和地电位差的情况下能正常工作；以及使用工厂内专用的传输线等。其中，最主要的要求是网络通信的高实时性。实时（real time）的含义是指数据处理就像发生在数据产生的时刻，其响应没有大的延时。因此实时性的以太网的发展对于工业以及其他行业就显得格外的重要了。 关键词：实时以太网 ENC28J60 80c51单片机 一、引言 在IT作为契机的当代社会，无论在工业、农业、学习中网络的地位显得举足轻重。在各个行业的对于网络的要求不同因此对于以太网的需求也不一样，在工业就需要以太网具有很好的实时性，但是这一些技术也是要求很高的。为此，世界各大公司开始研究基于以太网的通信确定性和实时性问题，并取得了一些重要成果，其中有些成果已通过了工业现场的实际应用验证。2003年5月，IEC/SC65C成立了WG11工作组，旨在适应实时以太网市场应用需求，制定实时以太网应用行规国际标准。根据IEC/SC65C/WG11定义，所谓实时以太网RTE（Real-time Ethernet），是指不改变ISO/IEC8802-3的通信特征、相关网络组件或IEC1588的总体行为，但可以在一定程度上进行修改，使之满足实时行为：1、实时性，即确定性通信；2、现场设备之间的时间同步行为；3、充分、频繁的长度较短的数据交换。为此，实时以太网标准首先需要解决实时通信问题，同时，还需要定义应用层的服务与协议规范，以解决开放系统之间的信息互通问题。 二、实验器件及原理 本次实验就是利用ENC28J60芯片和80c51单片机的搭建一个基于TCP/IP的简易以太网系统，了解TCP/IP的原理，实现简单ping功能实现；学习用TCP/IP精简程序的编程，同时加深对计算机网络的理解。 三、硬件平台 1、系统原理概述 本以太网通讯系统是基于51内核单片机和ENC28J60网络控制芯片的设计，接口电路采用UTP（无屏蔽双绞线）RJ-45封装。51单片机作为整个通讯系统的控制处理器，通过SPI串行数据接口实现和ENC28J60网络芯片的通讯，并控制ENC28J60芯片相关寄存器，将单片机传送过来的数据转换成为基于IEEE802.3网络协议的数据包格式，再通过HR911105A接口最终实现和网络终端的数据通信。采用51内核的STC89C52单片机廉价且控制简单，而ENC28J60作为当下必威体育精装版一款网络控制芯片，不仅可以作为任何配有SPI的控制器的接口，且具有最少引脚封装的特点更加方便硬件设计和系统集成。最后通过软硬件设计，本系