【正文】 還要感謝實(shí)驗(yàn)室里薛濤、龔光華、蔣俊峰、馬偉等同學(xué)的大力相助，使我的設(shè)計(jì)能夠如期完成。家庭總線 ESBus以太網(wǎng) 智能燈光控制器(00 3A)智能燈光控制器(00 4C)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端220V AC計(jì)算機(jī)21 / 25圖 18 ECHome Pro 配置軟件界面2. 經(jīng)過(guò)配置后，智能燈光控制器可以對(duì)總線上的各盞燈光進(jìn)行直接控制；還可以通過(guò)輕觸場(chǎng)景按鍵，使得總線上的多盞燈光進(jìn)入預(yù)設(shè)場(chǎng)景模式。 19 / 25圖 16 RTL8019AS 原理框圖在 圖 16 中，接收邏輯在接收時(shí)鐘的控制下，將串行數(shù)據(jù)拼成字節(jié)送到FIFO 和 CRC；發(fā)送邏輯將 FIFO 送來(lái)的字節(jié)在發(fā)送時(shí)鐘的控制下逐步按位移出，并送到 CRC；CRC 邏輯在接收時(shí)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，將結(jié)果與幀尾的 CRC 比較，如不同，該幀數(shù)據(jù)將被拒收，在發(fā)送時(shí) CRC 對(duì)幀數(shù)據(jù)產(chǎn)生CRC，并附加在數(shù)據(jù)尾傳送；地址識(shí)別邏輯對(duì)接收幀的目的地址與預(yù)先設(shè)置的本地物理地址進(jìn)行比較，如不同且不滿足廣播地址的設(shè)置要求，該幀數(shù)據(jù)將被拒收；FIFO 邏輯對(duì)收發(fā)的數(shù)據(jù)作 16 個(gè)字節(jié)的緩沖，以減少對(duì)本地 DMA 請(qǐng)求的頻率。當(dāng)主處理器要向網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將一幀數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程 DMA 通道送到 RTL8019AS 中的發(fā)送緩存區(qū)，然后發(fā)出傳送命令。 以太網(wǎng)網(wǎng)卡的工作原理RTL8019AS 是 RealTek 公司生產(chǎn)的一種全雙工以太網(wǎng)控制器，由于其優(yōu)良的性能、低廉的價(jià)格，使其在市場(chǎng)上 10MbpsISA 總線網(wǎng)卡中占有相當(dāng)?shù)谋壤?8 / 25 應(yīng)用層HTTP 是 WWW 上的協(xié)議。它不處理以混亂順序到來(lái)的報(bào)文，也不提供反饋來(lái)控制主機(jī)間的信息流。圖 14 TCP 數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)(2) UDP 協(xié)議UDP 被認(rèn)為是一個(gè)應(yīng)用程序和 IP 間的接口，因?yàn)閼?yīng)用程序從不直接使用IP。作為傳輸源的客戶(hù)機(jī)通常選擇隨機(jī)的端口號(hào)，并向已分配了知名端口號(hào)的服務(wù)器發(fā)出接入請(qǐng)求。端口號(hào)由各個(gè)具體應(yīng)用所確定，同時(shí)使用多個(gè)端口號(hào)能完成“一機(jī)多網(wǎng)”的操作。用 TCP 協(xié)議傳輸?shù)乃^數(shù)據(jù)實(shí)際指的是數(shù)據(jù)流中的段，而用 UDP 協(xié)議傳輸?shù)乃^數(shù)據(jù)指的是數(shù)據(jù)包。Inter 所有的數(shù)據(jù)都以 IP 數(shù)據(jù)報(bào)格式傳輸。因?yàn)閿?shù)據(jù)鏈路層主要是網(wǎng)絡(luò)接口卡及驅(qū)動(dòng)，由 RTL8019AS 來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以下面討論網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)。（4）應(yīng)用層負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)。（3）傳輸層主要為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。（2）網(wǎng)絡(luò)層，有時(shí)也稱(chēng)作互聯(lián)網(wǎng)層。每一層負(fù)責(zé)不同的功能。可以用來(lái)參考的協(xié)議棧包括如下表所示。 現(xiàn)有的嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧的比較TCP/IP 最先是在 UNIX 系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)的，后來(lái)的 LINUX、DOS、WINDOWS也實(shí)現(xiàn)了 TCP/IP，隨后 TCP/IP 協(xié)議也被移植到其它嵌入式的處理器上，由于指令以及資源上的原因，在 UNIX 上實(shí)現(xiàn)的 TCP/IP 協(xié)議的原代碼并不能夠直接移植到 8 位的單片機(jī)上。此時(shí)，可以通過(guò)串口打印信息，在 DLS19 工具中進(jìn)行調(diào)試。BOOT 代碼的工作流程如 圖 10 所示。在本項(xiàng)目中，包括 SR12 在內(nèi)的大部分器件選擇了貼片形式的，因此需要實(shí)現(xiàn)程序的在系統(tǒng)編程。四、軟件描述我們用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了一段啟動(dòng)代碼（Boot Code） ，而全部的應(yīng)用程序則采用 C 語(yǔ)言編程，編譯環(huán)境為 Hiware C。5. 外部接口，16 鍵按鍵鍵盤(pán)、4 路模擬量輸入、4 路數(shù)字量輸入、2 路脈沖量輸入；6. 電源部分，由一片 7805 提供 5V 的直流電壓。由于MC68HC908 系列的芯片在穩(wěn)定性和抗干擾能力方面表現(xiàn)不俗，所以能極好地滿足這一要求。3. 在線升級(jí)能力：對(duì)于 ESWeb，由于每個(gè)家庭的設(shè)備情況不一樣，要能根據(jù)實(shí)際情況形成不同的網(wǎng)頁(yè)控制頁(yè)面；而 MC68HC908 系列的芯片均支持 FLASH 的在線編程能力，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套運(yùn)行在 Windows 環(huán)境的配置軟件，可以根據(jù)每個(gè)家庭的情況定制不同的 HTML 頁(yè)面下載到SR12 芯片上；對(duì)于 ESLight，可以在線下載關(guān)聯(lián)定義、場(chǎng)景配置、遙控器接收定義等信息，這些信息可以在掉電后存儲(chǔ)。 4. 輸出：開(kāi)關(guān)輸出，調(diào)光輸出；5. 采用簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核；6. 網(wǎng)絡(luò)化的開(kāi)關(guān)按鈕控制，可以通過(guò) Windows 版本軟件任意設(shè)定；7. 多種場(chǎng)景的設(shè)置，存儲(chǔ)，及執(zhí)行。利用 MC68HC908SR12 的 FLASH 在線刷新(ISP)能力，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套可重用的內(nèi)核（包含 BIOS 與 OS） ，通過(guò)與內(nèi)核的交互可以方便地在線下載應(yīng)用層的程序。通過(guò)遙控器上的場(chǎng)景設(shè)置按鍵，可以方便地設(shè)定燈光場(chǎng)景和迅速切換。同時(shí)目前燈光的控制主要還是手動(dòng)形式，逐個(gè)地去控制所有的燈具，這樣不僅麻煩而且效率低下，也不符合現(xiàn)代舒適生活的標(biāo)準(zhǔn)。68HC908 是具備 FLASH 在線編程能力的 MCU，為了滿足調(diào)試、升級(jí)的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了利用以太網(wǎng)進(jìn)行在線程序升級(jí)的代碼，使得信息終端可以通過(guò)下載新的應(yīng)用程序來(lái)獲得更豐富的功能。在此應(yīng)用中，信息終端對(duì)數(shù)據(jù)交換的速率要求并不高（如 1Mb/s 以下） ，所以可采用價(jià)格低廉的高速 MCU，寫(xiě)入 TCP/IP 協(xié)議，從而將整個(gè)終端的成本降到 100200 元人民幣。因此，向智能小區(qū)的每個(gè)住宅提供一個(gè)基于 8 位 MCU 連接 Ether 的低成本信息終端，不僅具有實(shí)用價(jià)值，而且市場(chǎng)前景也相當(dāng)廣闊。同時(shí)，隨著社區(qū)服務(wù)的完善，智能小區(qū)需要通過(guò)一個(gè)安裝在每個(gè)家庭的終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、物業(yè)管理、三表傳送、緊急求助等功能。如下圖所示，通過(guò)智能燈光控制器，可以對(duì)各盞燈光進(jìn)行直接控制；通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的遠(yuǎn)程控制和查詢(xún)。具有輕觸式調(diào)光控制、網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景控制、紅外遙控、預(yù)設(shè)存儲(chǔ)等豐富功能。本論文將選擇最具有代表性的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行深入介紹：以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)終端（ESWeb）該網(wǎng)關(guān)終端一端連接在小區(qū)的以太網(wǎng)上，另一端連接在家庭內(nèi)的控制總線上。家庭總線電話線路燈光控制器電視機(jī)水/電 /煤氣表錄像機(jī)DVD電動(dòng)窗簾以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)終端INTERNET空調(diào)紅外線傳感器接入智能電話控制器光照傳感器溫度傳感器安防傳感器網(wǎng)絡(luò)微波爐紅外家電控制器中央空調(diào)控制器門(mén)禁控制器日程管理模塊智能網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)控制器手持遙控器2 / 25由于采用了對(duì)等網(wǎng)、單一總線方式，使得系統(tǒng)的布線簡(jiǎn)潔、安裝方便?；?Motorola 多元化的 DigitalDNATM 技術(shù)，我們開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于家庭的一系列智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，已經(jīng)在近千家住戶(hù)中實(shí)際使用，這些充滿智慧與靈感的模塊使得人們的生活更加輕松寫(xiě)意。 ”這句話的時(shí)候，電視打開(kāi)了，頻道調(diào)整到中央一臺(tái)，窗簾拉上了，房間的光線逐漸調(diào)整到最適宜看電視的程度……或者，在您回家的路上，自動(dòng)為您提前打開(kāi)空調(diào)，調(diào)整室內(nèi)溫度到合適程度，接通通風(fēng)裝置；調(diào)節(jié)好室內(nèi)的光線；把您預(yù)先準(zhǔn)備好的食物用微波爐加熱。這樣，您一回來(lái)就可以享受到清新的空氣、舒適的環(huán)境，或許還有一杯熱茶……這看起來(lái)就想科幻影片里描寫(xiě)的一樣。網(wǎng)絡(luò)化的智能家居系統(tǒng)由智能家庭總線以及總線上掛接的多種功能模塊(節(jié)點(diǎn))構(gòu)成。所有的終端設(shè)備可隨時(shí)接入總線或脫離總線；作為一套成本敏感的消費(fèi)電子產(chǎn)品，應(yīng)以提供實(shí)用化功能為原則，將其控制在合理的價(jià)格范圍。它可以提供三表傳送、安防報(bào)警、緊急求助、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制等功能。通過(guò)面板上的輕觸按鈕，可以控制燈光的開(kāi)關(guān)和亮度，或者使多盞燈光進(jìn)入某種預(yù)設(shè)的場(chǎng)景；也可以通過(guò)手持遙控器來(lái)控制住宅內(nèi)所有的燈光。圖 2 簡(jiǎn)單的控制網(wǎng)絡(luò)框圖下面將分別介紹它們的設(shè)計(jì)方案。以往，這樣的信息終端和社區(qū)服務(wù)中心通過(guò)鋪設(shè)專(zhuān)線，如 485 總線來(lái)進(jìn)行連接，工程量大，故障率高，且由于只能采取主機(jī)輪循方式而效率較低。家庭總線 ESBus以太網(wǎng) 智能燈光控制器(00 3A)智能燈光控制器(00 4C