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现代温室大棚多以微电子技术和计算机辅助决策技术为核心、以上下位机方式进行智能化监控。但上下位机监控由于受通讯线路、距离影响，费时费力。随着我国设施农业的快速发展和广泛应用，研究并开发基于Internet的连栋温室室内环境远程控制技术及设备，成为迫切需要解决的问题。本文提出了一种将温室控制的嵌入式系统作为服务器接入网络，利用廉价的嵌入TCP/IP通信协议的51系列单片机来控制网络接口芯片RTL8019AS，实现以太网通讯的系统方案，并对系统硬软件进行了设计。
2 系统硬件设计方案
温室远程监控系统的核心微控制器采用美国Cygnal公司的单片机C8051F020，以太网控制器采用台湾Realtek公司生产的RTL8019AS。下面，首先分别对其作一介绍。
2.1 C8051F020微处理器
C8051F020是一块集成混合信号SoC芯片，其内核与8051兼容。工作在最大系统时钟频率25MHz时，峰值速度可达25MIPS 。C8051F020有256KB的内部RAM，还另有位于外部数据存储器地址空间的4 KBXRAM和一个可寻址64 KB地址空间的外部数据存储器接口，以及64 K B可在系统编程的Flash存储器。C8051 F020 除标准的8051端口 ( P0 、P 1 、P2和P3)外，还附加4个端口( P4、P5 、P6和P7)。有5个16位通用定时器、片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。工作电压为2.7 V～3.6 V，工作电流为10mA/20MHz [1]。
2.2 以太网控制器RTL8019AS
台湾Realtek公司生产的RTL8019AS以太网控制器，因性能优良、价格低廉，在10Mbps网卡中占有相当的比例。它符合Ethernet II与IEEE802.3(10Base5、10Base2、10BaseT)标准，100引脚PQFP封装，采用全双工收发可同时达到10Mbps的速率，内置16KB的SRAM，支持8／16位数据总线，8个中断申请线以及l6个I／O基地址选择等。
RTL8019AS内部分为远程DMA口、本地DMA接口、MAC(介质访问控制)逻辑、数据编码解码逻辑和其他端口。远程DMA接口是指单片机对RTL8019AS内部RAM进行读写的总线，即ISA总线的接口部分。单片机收发数据只需对远程DMA操作。本地DMA接口是指 RTL8019AS与网线的连接通道，通常通过RJ45接口实现和外部网络的连接，完成控制器与网线的数据交换。MAC(介质访问控制)逻辑完成以下功能：当单片机向网上发送数据时， 先将一帧数据通过远程DMA通道送到RTL8019AS中的发送缓存区，然后发出传送命令；当RTL8019AS完成了上一帧的发送后，再开始此帧的发送。RTL8019AS接收数据时，首先把接收到的数据通过MAC比较、CRC校验后，由FIFO存到接收缓冲区；收满一帧后，以中断或寄存器标志的方式通知主处理器。FIFO逻辑对收发数据作16字节的缓冲，以减少对本地DMA请求的频率[2]。
2.3 系统硬件设计与实现
系统核心微控制器采用Cygnal公司的单片机C8051F020，而C8051F020单片机并不具有以太网接口，为实现以太网通信，需要接口芯片。系统接口芯片采用是台湾Realtek公司生产的以太网控制器RTL8019AS。RTL8019AS有即插即用、跳线和免跳线3种工作方式。为了减少资源占用，系统设计中将RTL8019AS芯片的JP脚接高电平即选择跳线方式。为了防止干扰和破坏元器件,实现带电拔插功能，需要将RTL8019AS外接一个隔离LPF滤波器，再通过RJ45接口接入以太网。系统硬件结构框图如图1所示。

3 系统软件设计

关键词： 远程监控 研究 温室 服务器 嵌入式 Web 基于 单片机 以太网 RTL8019AS TCP/IP协议 软件