基于以太网的远程监控系统.ppt

基于以太网的远程监控系统设计 信号与信息处理 王伟 杨赛 设计目的 基于以太网的远程监控系统，是对工厂设备和环境的信息进行处理和控制。该系统采用 STM32为主控制器来控制以太网控制器 ENC28J60 与计算机通信，通过主控制器外挂的传感器采集电压和温度数据，把数据利用网络通信，经交换机把采集到的信息传输到计算机上，由计算机进行数据的处理。用户通过打开网页页面可以获取数据信息，对数据进行分析，然后对现场设备进行控制。 系统结构图 系统结构图 硬件部分 软件部分 STM32主控制器 温度传感器模块 显示模块 以太网模块 系统初始化 主控制系统 以太网通信 HTTP协议和网页界面设计 温度传感器模块 DS18B20 是一款常用的温度传感器，它采用单总线接口与控制器进行通信，具有极强的抗干扰能力，而且控制原理简单。温度测量范围为-55℃～＋125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。 显示器模块 采用TFT 3.2 寸彩屏。 TFT 液晶显示模块具有功耗低、体积小、显示内容丰富、模块化、接口电路简单等诸多优点。 分辨率达到了 240 * 320，使显示画面更加清晰细腻。 控制原理也相对简单，可选择并/串口模式进行的控制。 TFT 液晶显示器通过 STM32 的 SPI2 口来控制 TFT 控制芯片的片选、时钟和读/写数据线。 以太网模块 以太网模块由ENC28J60以太网控制器和HR911105A网络变压器的RJ45接口组成的以太网接口。ENC28J60 的控制引脚通过连接 STM32 的SPI1 接口来控制芯片的初始化及数据包的收发。 ENC28J60主要功能：内置10Mbps以太网物理层器件及媒介接入控制器，可按标准的以太网协议可靠的收发信息包数据；10Mbps SPI接口，能够与主控单片机连接，成为标准的串行通讯端口。 以太网交换机工作原理 以太网交换机属于数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下： (1)当交换机从某个端口收到一个数据包,它先读取包头中的源MAC地址,这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的； (2)再去读取包头中的目的MAC地址,并在地址表中查找相应的端口； (3)如果表中有与这目的MAC地址对应的端口,把数据包直接复制到这端口上； (4)如果表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上,当目的机器对源机器回应时,交换机又可以学习目的MAC地址与哪个端口对应, 在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。 系统初始化程序设计 在进行数据传输之前，首先要对主控制系统的各模块进行初始化设置。分别要对 STM32 主控芯片的 GPIO 引脚配置、ADC 通道、DMA 通道、SPI1 接口、ENC28J60 以太网芯片、TFT 彩屏等进行初始化。 系统软件设计 主控制系统 给主控制系统上电，初始化所有的子程序函数后，以太网网络通信接口连接完成。外围传感器开始采集数据，通过以太网网口把数据发送到交换机上，由交换机分配数据包给访问的计算机，通过网页页面接收数据并实时显示。 主控制系统程序流程图 以太网网络通信的收发数据流程 系统连接到交换机后，和计算机组成局域网。系统初始化完成后，开始把采集到的数据打包，然后向计算机发送数据包，交换机接收到数据包通过分配地址，把数据包发送到访问数据的计算机上解析，在计算机的网页界面读取到数据。用户可以通过网页页面获取现场的工作环境和所有设备的信息数据，还可以通过网页上的链接按钮控制系统进行现场设备的开关。 以太网收发数据流程图