毕业设计（论文）题 目： 嵌入式网络控制器软件设计 学 院： 电子信息学院 专业班级： 测控08级1班 指导教师： 温宗周 职称： 副教授 学生姓名： 胥 哲 学 号： 40803050108 西安工程大学本科毕业设计（论文）摘 要 目前，随着计算机技术、通信技术的飞速发展，使我们通过计算机进行网络互连的同时，许多领域的嵌入式设备如工业控制、数据采集和智能仪表等都有接入网络的需求。通过嵌入式Internet控制系统，用户只要在有网络接入的地方，就可以对与网络连接的任何现场设备进行远程监控。 网络控制器的核心芯片采用基于CortexM3内核的32位ARM微控制器STM32F103ZET6。首先根据网络控制器的功能要求，设计各功能模块的流程图，具体包括:数据采集及A/D转换模块、数据处理模块、数据存储模块、显示模块、以太网通信模块。其次了解Keil开发平台，通过软件的设计编写相关程序,完成数据的采集、处理、存储、显示以及以太网通信，使网络控制器与上位机通过以太网实时通信及远程控制。最后，完成总体的调试，总结分析过程中遇到的问题和不足。关键词：网络控制器 ，STM32F103ZET6 ，数据采集，TCP/IP通信协议ABSTRACT At present, along with the computer technology, communication technology to rapid development, make us through the computer network interconnection and at the same time, many areas of embedded equipment such as industrial control, data acquisition and intelligent instruments have access network needs. Through the embedded Internet control system, as long as the users have Internet access in the place, can with the network connection to any site equipment for remote monitoring. Network controller based on the core chip Cortex-M3 kernel 32-bit ARM micro controller STM32F103ZET6. First of all, according to the functional requirement of the network controller, the function module design flow chart of specific include: data collection and A/D conversion module, data processing module, the data storage module, display module, Ethernet communication module. Second understand Keil development platform, and through the design of the software to write programs, complete data collection, treatment, storage, display and Ethernet communication, network controller and the upper machine through the Ethernet real-time communication and remote control. Finally, the adjustment of the overall finish, summarizes and analyzes the problems in the course of and insufficient.KEY WORDS：Network controller, STM32F103ZET6, data acquisition, TCP/IP communication agreement前 言随着Internet技术迅速发展，在以太网和TCPIP协议已成为世界范围内的标准的情况下，我们对各种控制设备的网络功能要求就越来越高，希望控制设备具有Internet接入功能，能够支持TCPIP以及其他Internet协议，通常由采集的数据通过网络传送到服务器的数据库中，使用户通过浏览器查看设备状态、设置设备参数，以达到远程监控现场设备的目的。基于ARM的嵌入式网络控制器就能够实现这个目的，它采用嵌入式技术和以太网控制技术，是一种新型的远程监控的解决方案。嵌入式网络控制器是以计算机技术为核心，结合先进的计算机技术、网络通信技术、自动控制技术的一种远程监控系统。嵌入式网络控制器能将监控现场的监控信息通过计算机网络传输到网络中的其它计算机上，并与信息管理系统融合在一起，达到远程监控的目的。在监控现场利用嵌入式技术,把数据采集和网络传输功能集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网，达到即插即看，省掉各种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个口地址)，无需专人值守等优点，在监控终端，远程监控人员只需拥有一台可以上网的PC机，无需安装特殊的硬件设备，就可以在世界的任何一个地方，对监控现场进行实时远程监控，这样大大降低了系统的成本，极大地方便了整个监控系统的操作和维护。目 录第1章 绪 论11.1 课题研究的背景和意义11.2 国内外研究的现状21.3 课题来源及研究内容41.4 论文的计划及时间安排5第2章 嵌入式网络控制器总体设计62.1 功能需求62.1.1 数据采集和处理62.1.2 以太网通信72.1.3 其他功能和需求72.2 设计原则82.3 系统总体结构设计92.4 论文写作提纲9第3章 硬件电路的设计113.1 微控制器STM32F103ZET6简介113.2 电源电路设计133.3 A/D转换电路的设计143.4 存储电路设计153.4.1 FM24C16介绍163.4.2 AT45DB161D介绍173.5 显示电路设计183.6 以太网电路设计183.6.1寄存器的构成183.6.2控制寄存器193.6.3以太网缓冲器193.7 温度采集电路设计22第4章 TCP/IP通信协议234.1 数据链路层244.2 网络层协议的分析254.2.1 IP协议分析254.2.2 ICMP协议分析264.2.3 ARP协议274.3 传输层协议分析294.3.1 UDP 协议分析294.3.2 TCP 协议分析304.4 应用层314.5 用户层32第5章 软件设计335.1 总体设计335.2 数据采集及AD转换345.2.1 I2C总线接口355.2.2 ADS1110的读写365.3 数据处理模块365.4 数据存储模块375.4.1 FLASH存储AT45DB161D介绍375.4.2 铁电存储FM28C16介绍395.5 显示模块425.5.1 迪文工业串口屏数据帧构架435.5.2 字节传送顺序435.5.3 串口工作模式435.5.4 触控界面的设计435.6 通信模块44第6章 总结和展望486.1 全文总结486.2 对未来工作的展望49参考文献50致 谢52附 录53VII西安工程大学本科毕业设计（论文）VIII西安工程大学本科毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 课题研究的背景和意义2l世纪的特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。而就在这个信息时代中，嵌入式技术是继IT网络技术之后，又一个新的技术发展方向。由于基于ARM的嵌入式控制器具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征，目前已经广泛地应用于军事国防、消费电子、网络通信、工业控制、日常生活等各个领域。随着计算机技术与通信技术的发展，基于ARM的嵌入式控制器的研究与开发也有着越来越重要的实际意义。嵌入式技术诞生于微型计算机时代，与通用计算机的发展道路完全不同：通用计算机按照高速、海量的技术发展；嵌入式技术则为满足对象系统嵌入式智能化控制要求发展。微型计算机无法满足绝大多数对象对体积、成本与可靠性等方面的要求，因此，嵌入式技术迅速走上了独立的单芯片发展道路。随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式应用越来越广，在工控、家电、通信、消费电子、航空航天等领域，都得到了充分的发挥，处处体现了嵌入式应用的优势。如“神七”上的制导系统、遥测系统、通信系统等都用到了嵌入式技术；国内生产机顶盒的“维纳斯计划”，其核心技术也是采用 32 位以上芯片级的嵌入式技术。如今网络技术越来越成熟，使得其应用的范围不断扩大。除了传统的电子邮件、远程登录、文件传输等业务外，各种新的应用也应运而生，如远程监控、远程医疗等。目前，如何实现无所不在的嵌入式设备与Internet 的结合，代表着嵌入式技术和网络技术的真正未来。在 2011英特尔的信息技术峰会上，英特尔坚定地认为到 2015 年将有 150 亿台嵌入式设备接入互联网。因此，很有必要开展嵌入式网络技术的研究。对嵌入式网络技术进行研究，必须熟悉相关技术，包括嵌入式系统应用开发技术和网络通信相关技术-TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/国际互联网络协议)。随着网络技术的发展，网络化产品的应用不断增多，网络化控制系统体系结构日益清晰，向着结构趋向简单化、大量采用成熟、开放和通用的技术方向发展。充分利用网络设施进行网络测控，既能降低组建系统的费用，又能实现测控设备与测控信息的共享。在网络上进行测控与数据采集，可以不必亲自到达现场，就可以远程监测或控制过程和获得实验数据。这样，不但节约了人力物力，而且实时性好。网络控制器使信息跨越了空间和时间的界限，与传统仪器相比，这是一个质的飞跃。以上网络技术的发展为嵌入式网络控制器将网络技术、传感器技术、嵌入式测控技术、微机电系统等结