基于51单片机的温度采集系统简单应用设计

打包之后的需要介质层MAC 进行处理，此MAC 为Cor-

tex-M3 内核自带的，支持多种MAC 接口，本设计采用MII接口，所采用的PHY芯片也是MII接口，采用Micrel公司的KSZ8051,支持MII、RMII 接口，10 Mb/s 和100Mb/深圳电感器s传输速度，设计时采用100 Mb/s传输。

网页的数据需要实时更新，设计网页每隔500 ms发一次更新的命令，Cor电感生产厂家tex- M3再将更新的数据发送给网页。而这些数据来自APB3上，Cortex-M3通过FIC_0和APB3 进行双向通信，从而发送和接收数据。FPGA中Fabric 和APB3 进行双向通信，数据存储在双端口SRAM 中，多路UART 和SRAM 进行双向通信。SRAM在系统起缓存的作用，用来解决两端读写速度的不同。

而对于UART的数据也定义了协议，这些协议是区分数据的格式和内容。对于UART的个数可以进行增加，系统UART的同步使用FPGA硬件实现，不受个数的限制。

1.3 FPGA的UART模块

本系统的主要功能是UART数据的采集与交互，使用网页进行人机交换，实现数据的实时更新和控制，并且把采样点的采样时间也传输过去，使用户知道数据的具体时间差模电感，便于以后的查看。

在本设计中需要在SmartFusion2片内的FPGA部分设计多路串口数据采集与存储的控制器，实现对终端的多路串口数据进行采集。使用的多路串口数贴片电感据采集方法是在SmartFusion2片内的FPGA中设计一个UART控制器去采集多路数据[6].控制器并不完成串转并控制，而是实时监测多路串口数据状态，并将多路串行数据实时切换送入RAM控制器，串行的数据经过RAM控制器串行的进入RAM中去。如图4所示。

当多路串口中任何一路，任何时候到来数据的时候，UART 控制器都能感知这次串行数据，并开通相应的信道，将某一路的串口数据送到RAM 控制器。然后RAM 控制器将该信道的串行数据写入RAM 中。这样就可以完成对多路串口数据的采集工作。

在该方案中，需要在SmartFusion2 片上的FPGA 内设计一个UART控制器作为查询机制中的主机，各个终端串口作为从机，提供串口数据。主机会定时的在SEL总线上发出从机的片选信号，用于选通从机设备。当从机被选中之后，从机自己会做出判断，如果该从机有数据需要发送，则该从机立刻将串行的数据发出。如果从机没有数据需要发送，则从机对该选择信号SEL不做任何反应，定时时间到，主机会自动的去选通下一路从机，从机工作原理与之类似。这样的做法同样可以完成对多路串口数据的采集工作。

2 系统软件设计

本设计采用FreeRTOS操作系统，通过创建Web-

Server进程实现数据的交互。在初始化完成后，执行WebServer进程，WebServer进程发送网页的数据、更新网页的数据、得到采集的数据。而关于以太网的协议则使用LwIP协议栈实现。对于硬件层则使用Cor-

tex-M3内部的MAC和外部的PHY进行传输。实现物理层的传输[7].因此本设计的思路是发送接收数据给网页和接收发送APB3上对应的地址的数据。将UART的数据格式和网页HTTP数据格式互换。

软件设计框图如图5 所示，WebServer 进程和网页进行通信，通信的协议采用LwIP 协议，对于LwIP 协议使用其中的IPv4应用层，使用TCP/IP 传输，DHCP 动态获取IP,数据链路层使用内部的MAC,采用100 Mb/s的MII接口和PHY通信，PHY在物理层上和PC机通信[8].

采用自动连接的方式与以太网相连，对于HTTP数据采用监听的方式，有HTTP 数据则执行相应的操作。在网页上显示实时的日期和时间，这个日期和时间不是来自PC机的，而是来自SmartFusion2的，能够达到显示数据的采样时间，方便用户查看和保存带有时间的数据。

以太网的初始化首先是MAC的初始化，将MAC初始化为MII接口，半字节，100 Mb/s模式。MAC 初始化后就是对于协议的选择，本系统选择TCP/IP协议，通过tcpip_input调用初始化网络的配置。对于网络的配置，首先是MAC地址、IP地址、网关、子网掩码的配置(如果为DHCP则只有MAC地址有效)，可以配置为静态IP和DHCP 两种模式。静态IP 使用netif_set_up函数，DHCP使用dhcp_star函数来开始。

WebServer是系统的主任务，负责网页和APB3上数据的交互。首先是使用netconn_bind 函数新建一个80端口(HTTP)的网络，建立好后就一直处于监听状态的netconn_listen函数。

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