原標(biāo)題：基于處理器和RTL8019AS芯片實(shí)現(xiàn)閥門(mén)定位器通信卡的設(shè)計(jì)

基于處理器和RTL8019AS芯片實(shí)現(xiàn)閥門(mén)定位器通信卡的設(shè)計(jì)，是一個(gè)典型的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，旨在通過(guò)嵌入閥門(mén)定位器內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信卡，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)定位器與EPA（Ethernet for Plant Automation，一種基于以太網(wǎng)的工業(yè)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)）控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信功能。以下是對(duì)該設(shè)計(jì)過(guò)程的詳細(xì)闡述：

一、系統(tǒng)概述

閥門(mén)定位器是一種應(yīng)用于工業(yè)總線(xiàn)過(guò)程控制的智能輔助控制儀表，它在一定程度上決定了過(guò)程控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)。隨著自動(dòng)化、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)具備現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊和智能控制的功能。本設(shè)計(jì)結(jié)合智能閥門(mén)定位器的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了符合EPA標(biāo)準(zhǔn)的通信卡，使其具備現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能，并通過(guò)嵌入ZIGBEE模塊實(shí)現(xiàn)與手持設(shè)備的無(wú)線(xiàn)通信。

二、硬件設(shè)計(jì)

1. 主控芯片選擇

主控芯片是通信卡的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。在本設(shè)計(jì)中，可以選擇如新華龍公司的低功耗、高性能的8位51內(nèi)核處理器C8051F120。該處理器具有體積小、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境應(yīng)用、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，其穩(wěn)定性和可靠性值得信賴(lài)。

2. RTL8019AS以太網(wǎng)控制器

RTL8019AS是由臺(tái)灣Realtek公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，符合Ethernet II與IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。該芯片具有高集成度，集成了IEEE802.3協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層（MAC）和物理層的性能，內(nèi)置的雙DMA通道和FIFO完成簡(jiǎn)單有效的包管理（數(shù)據(jù)幀的接收和發(fā)送）功能。RTL8019AS的地址總線(xiàn)與數(shù)據(jù)總線(xiàn)分別與CPU的地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連，支持10Mb/s和100Mb/s的以太網(wǎng)控制功能。

3. 其他硬件組件

• SDRAM（靜態(tài)存儲(chǔ)器）：用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)。

• RESET及時(shí)鐘電路：確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。

• ZIGBEE模塊：如北京赫立訊公司的IP_Link1270，實(shí)現(xiàn)與手持設(shè)備的無(wú)線(xiàn)通信。

• 總線(xiàn)以太網(wǎng)供電模塊：采用基于以太網(wǎng)的總線(xiàn)供電方式，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供電源。

三、軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要分成以下幾個(gè)部分：

1. 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集模塊

該模塊負(fù)責(zé)從閥門(mén)定位器采集數(shù)據(jù)。系統(tǒng)初始化后，通信卡通過(guò)UART0向閥門(mén)發(fā)送連接命令，等待連接成功后，向閥門(mén)發(fā)送讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)信息。閥門(mén)返回的數(shù)據(jù)包括閥位、電流閥位上下限等，通過(guò)UART0傳回通信卡。

2. ZIGBEE無(wú)線(xiàn)通信模塊

該模塊通過(guò)UART1與系統(tǒng)芯片相連，實(shí)現(xiàn)與手持設(shè)備之間的無(wú)線(xiàn)通信。數(shù)據(jù)的傳送必須滿(mǎn)足ZIGBEE無(wú)線(xiàn)通信的要求，以一定的報(bào)文格式傳送，并在傳送前將數(shù)據(jù)封裝成幀。

3. EPA協(xié)議模塊

該模塊包括EPA確定性調(diào)度與精確時(shí)間同步算法、TCP(UDP)/IP協(xié)議軟件、EPA應(yīng)用層服務(wù)、EPA應(yīng)用層服務(wù)接口和EPA管理服務(wù)等。主要完成數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的實(shí)現(xiàn)及其為用戶(hù)層提供的服務(wù)接口，以及EPA管理服務(wù)（包括設(shè)備自動(dòng)識(shí)別、系統(tǒng)時(shí)鐘同步、系統(tǒng)工作狀態(tài)的管理、設(shè)備位號(hào)及其他信息的管理等）。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

在硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，需要進(jìn)行系統(tǒng)的集成與測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容包括通信卡的網(wǎng)絡(luò)通信功能、與閥門(mén)定位器的數(shù)據(jù)交互功能、以及與手持設(shè)備的無(wú)線(xiàn)通信功能等。通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

綜上所述，基于處理器和RTL8019AS芯片實(shí)現(xiàn)閥門(mén)定位器通信卡的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的過(guò)程，涉及硬件選型、電路設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)等多個(gè)方面。通過(guò)該設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)閥門(mén)定位器與EPA控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信功能，提高工業(yè)自動(dòng)化控制的效率和可靠性。