patch1982 发表于 2013-11-21 15:07:38

【2013Atmel AVR英雄视频大赛】互联网时代ATMEL单片机也能上网

本帖最后由 patch1982 于 2014-10-30 17:30 编辑

互联网时代,ATMEL单片机也能上网


【一背景介绍 】   
      以太网具有复杂的通信协议比如TCP/IP协议簇。某个设备想要与网络设备通信或者说要开发一台网络设备,不光需要信号电平和通信协议的转换,还需要一部分复杂的编程工作。当然也需要硬件接口的配合来做信号的变换。所以一般的MCU需要扩展以太网的接口。不仅仅一般的单片机需要扩展,ARM家族,包括包含网络功能的其直系血亲Cortex系列也需要扩展PHY。Cortex系列或者说ARM家族所支持的网络功能是位于OSI七层协议中数据链路层,再具体一点就是MAC层。      
       所以,有不少公司开发出了很多针对不同OSI层的芯片,使得开发越来越简化,比如RTL8139D,ENC28J60是包含MAC和PHY层的接口芯片应用这种接口芯片TCP/IP协议簇是在软件中实现,一般包含在操作系统中。

【二方案】
      好了,下边详细介绍一下本议题的详细方案,
      首先电源转换是必须的。一是可直接使用的电源适配器较少,二是为了板级电源的稳定。选用物美价廉的MC36063,加上外围元件,成本在一元到两元之间。
      其次,是主控单片机,选用Mega128L,3.3v低电压,内部存储器极其巨大,单片机中的航空母舰。

      再次网络接口,之前说过了选用W5100,好像是棒子国的产品。
      最后是两个通用串行接口RS232/485,不详细介绍了。需要说明一点的是,RS485的接口是用一个RJ45网座是针对具体应用所设计的。
       ATmega128高性能、低功耗的 AVR 8 位微处理器,它拥有133 条指令 – 大多数可以在一个时钟周期内完成32 x 8 通用工作寄存器 + 外设控制寄存器全静态工作,工作于16 MHz时性能高达16 MIPS只需两个时钟周期的硬件乘法器。   非易失性的程序和数据存储器,128K 字节的系统内可编程Flash寿命: 10,000 次写/ 擦除周期;具有独立锁定位、可选择的启动代码区通过片内的启动程序实现系统内编程真正的读- 修改- 写操作;4K字节的EEPROM寿命: 100,000 次写/ 擦除周期,4K 字节的内部SRAM,多达64K 字节的优化的外部存储器空间可以对锁定位进行编程以实现软件加密可以通过ISP实现系统内编程.JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容)遵循JTAG 标准的边界扫描功能;支持扩展的片内调试;通过JTAG 接口实现对Flash, EEPROM, 熔丝位和锁定位的编程。
– 两个具有独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器
– 两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器
– 具有独立预分频器的实时时钟计数器   
– 两路8 位PWM
– 6路分辨率可编程(2 到16 位)的PWM   
– 输出比较调制器
– 8路10 位ADC8 个单端通道7 个差分通道   
– 个具有可编程增益(1x, 10x, 或200x)的差分通道   
– 面向字节的两线接口    – 两个可编程的串行USART
– 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口   
– 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器   
– 片内模拟比较器
– 上电复位以及可编程的掉电检测
– 片内经过标定的RC 振荡器
– 片内/ 片外中断源
– 6种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式

      W5100 内部 集成了全硬件的TCP/IP 协议簇(TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet)、4个独立的Socket接口、一个MAC和PHY、支持MDI/MDIX,本议题就是基于该芯片所开发的应用,在没有操作系统的情况下只需要做socket编程即可,也不用理睬网络协议。





      Socket是应用层与TCP/IP协议簇通信的中间软件抽象层,它是一组接口。它把复杂的TCP/IP协议簇隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部。

      在本帖最后分享的程序,数据透传的基本功能都已经实现。

       肯定有人会说,这样的产品网上一大把,随便买一个会比自己开发便宜省事。不可否认,事实的确是这样。但是换个角度想想各位在做应用开发的有几个人的工作是具有开创性的。应用开发,只是对应不同的需求将已经成熟的技术拿来放在一起,仅此而已。

【三结构简图】
接口包括一个网口,一个RS232,一个RS485,电源


http://player.youku.com/player.php/sid/XNjQ2OTAzMzMy/v.swf

后边还有两个视频,感兴趣的继续看跟帖哈。
后边的视频不是很清楚,上个清楚的照片。







patch1982 发表于 2013-11-21 15:08:26

本帖最后由 patch1982 于 2014-10-30 17:30 编辑

【四各部分原理图】
电源MC34063,该器件本身包含了DC/DC变换器所需要的主要功能的单片控制电路且价格便宜。它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器,R—S触发器和大电流输出开关电路等组成。该器件可用于升压变换器、降压变换器、反向器的控制核心,由它构成的DC/DC变换器仅用少量的外部元器件。
MC34063集成电路主要特性:
输入电压范围:2.5~40V
输出电压可调范围:1.25~40V
输出电流可达:1.5A
工作频率:最高可达100kHz
低静态电流
短路电流限制
可实现升压或降压电源变换器



Mega128L最小系统,不多说



网络W5100的外围电路



RS232/485:将UART的TTL信号从十几厘米延长到RS232的15米和RS485的一千二百多米。RS232为全双工通信而RS485是半双工。RS232的DB9接口的PIN2和PIN3需要交叉连接。RS485带多个终端设备的时候需要在最远设备上做电阻匹配。一般情况下RS485要做防浪涌保护。
RS232,这个也没什么说的



RS485,这个也是常用电路



http://player.youku.com/player.php/sid/XNjQ2OTAyNjgw/v.swf

yujing0619 发表于 2013-11-21 15:09:10

图片打不开,显示不了

patch1982 发表于 2013-11-21 15:11:48

本帖最后由 patch1982 于 2014-10-30 17:31 编辑

:D谢谢支持

patch1982 发表于 2013-11-21 15:12:27

本帖最后由 patch1982 于 2014-10-30 17:32 编辑

:)占楼

patch1982 发表于 2013-11-21 15:12:43

本帖最后由 patch1982 于 2014-10-30 17:33 编辑

6:)占楼
http://player.youku.com/player.php/sid/XNjQ2OTAyMjI0/v.swf

xuxiaomiao123 发表于 2013-11-21 15:22:49

本帖最后由 xuxiaomiao123 于 2013-11-21 16:51 编辑

红薯,,这般高端大气上档次,,代码都写的这般犀利,,赞一个;P

yujing0619 发表于 2013-12-12 08:41:16

感谢红薯对本次活动如此大力的支持!!

yyllxsd 发表于 2013-12-12 08:52:45

顶起来

patch1982 发表于 2013-12-12 09:26:59

yyllxsd 发表于 2013-12-12 08:52 static/image/common/back.gif
顶起来

谢谢,有问题可以交流
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