基于W5100的远程控制器设计

摘要：设计了一种基于硬件TCP／IP协议栈芯片W5100的嵌入式以太网远程控制器，给出了其详细的系统设计方案，实现了对核测量以及粒子加速器控制领域的RS 232／RS 485串行接口设备的远程控制。采用该控制器可灵活、稳定、可靠地构建分布式控制系统，而且可以根据实际需要进行系统扩展。
关键词：W5100；TCP／IP硬件协议栈；串行接口

0 引言
在核测量以及粒子加速器控制领域，经常用到的都是带有标准RS 232／RS 485串行接口的设备。比如在国家大科学工程——兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的真空控制系统中，沿着束流管道排满了各种真空支持设备，有粒子泵电源、分子泵、钛升华泵、阀门、真空计等，这些设备一般带有标准的RS 232／RS．485串行接口，以便于同计算机接口通信来实现自动控制，并且能在环境辐射、无人监护的情况下长期工作。为了使这些设备能够在统一的管理下正常工作，传统的方法是在工作现场安置工控机，通过外加PCI形式的多串口卡，并通过工控机的网络接口实现TCP／IP组网，实现现场所有设备的统一管理。但是这种方法不仅成本太高，而且维护工作量也很大。为此设计了一种
基于硬件TCP／IP协议栈芯片W5100的通用型远程控制器，可以简单、快捷、低成本地完成远程测控任务。

1 总体设计
作为一个大型的测控系统，通常由多个子系统来构成。为了实现统一的远程设备管理，应该采用分布式控制系统来设计，使用户通过TCP／IP协议集中远程访问和控制各个现场分散的运行设备。因此，设计了一种基于W5100的TCP／IP远程控制器，它能够完成TCP／IP协议与现场RS 485总线之间的协议转换，同时利用嵌入式MCU自身硬件资源可本地控制一路标准的RS 232接口设备，而且可以通过温度传感器对工作环境温度实施监测。控制系统的总体设计方案如图1所示。在控制中心放置一台计算机作为子系统的控制终端，通过交换机与每一个W5100网络控制器相连接。W5100网络控制器都设置有惟一的IP地址，不仅可以连接一台标准的RS 232串行接口设备，同时也可以完成现场RS 485串行接口总线之间的协议转换。