拥有40年晶振定制经验的公司为您提供【晶体振荡器】的定制解决方案

行业动态

当前位置:首页 > 新闻资讯 > 公司新闻-嵌入式TCP振荡器基础知识科普

嵌入式TCP振荡器基础知识科普

作者:OCXO 时间:2019-03-20 15:32:09来源:恒温晶振厂家 阅读数:
摘要:  恒温振荡器(又称恒温摇床)是一种温度可控的恒温的生化仪器,是植物、生物、微生物、遗传、病毒、环保、医学等科研、教育和生产部门作精密培养制备不可缺少的实验室设备。...

  恒温振荡器(又称恒温摇床)是一种温度可控的恒温的生化仪器,是植物、生物、微生物、遗传、病毒、环保、医学等科研、教育和生产部门作精密培养制备不可缺少的实验室设备。而目前大部分恒温振荡器的同类产品都不具有网络数据通信的功能。TCP/IP协议采用一种层次结构,为用户提供了丰富的应用服务,已成为网络通信协议的事实上的国际工业标准,并已得到普遍推广。同时,嵌入式系统的Internet 网络化的研究与应用是近几年来嵌入式应用领域的一个研究热点,这一技术在许多领域都得到广泛应用[1]。

  本文为了保证实时监控恒温振荡器的转速、温度等参数,采用了以ARM7处理器为核心的嵌入式系统与TCP/IP 网络互联的方式进行通信访问,使上位机能够实时地掌握恒温振荡器的各种参数状况,保证对恒温振荡器工作过程实时远程监控,不需要浪费人力和时间到现场勘查数据。

  1 总体设计及系统架构

  本系统使用的是以ARM7为内核、主频达72 MHz的32位微处理器LPC2368,可以满足高速实时处理及大容量数据传输的要求,且具有内置的以太网模块,该模块包含一个功能齐全的10 Mb/s或100 Mb/s以太网媒体访问控制器(MAC),这个以太网MAC通过使用加速的DMA硬件来提供优化的性能[2]。系统还采用了美国国家半导体公司的DP83848单路10 Mb/s或100 Mb/s以太网收发器和支持10 Mb/s和100 Mb/s自适应的网络连接速度的以太网接口RJ45来组成网络通信模块,同时此主控芯片也控制温度和速度等其他多个模块。整个设计体系具有强大的网络处理能力,系统框图如图1所示。

  2 网络通信模块设计

  2.1 以太网硬件实现

  本系统CPU采用飞利浦公司的LPC2368,它是以ARM7为内核主频达72 MHz的32位微处理器,内部集成了一个以太网模块,支持10 Mb/s或100 Mb/s PHY器件,带有分散/集中式DMA的DMA管理器以及帧描述符数组,通过缓冲和预取来实现存储器通信的优化,并且发送和接收均支持多播帧、广播帧和超长帧传输,允许帧长度为任意值。通过标准的媒体独立接口(MII)或标准的简化MII接口可连接外部PHY芯片,该特性是通过软件来选择,然后可对PHY寄存器进行访问。

  网卡芯片DP83848是10 Mb/s/100 Mb/s单路物理层以太网收发器件,包含1个智能电源关闭,具有低功耗性能。在本系统中DP8384S工作在50 MHz晶振频率下,具有能量检测模式的特性,可为系统提供一个智能节能工作模式。它是一个链路可控制节能模式,目的是当在线上检测不到活动的时候,器件能够进入休眠的低功耗状态,即状态-能量检测模式。能量检测功能通过寄存器设定来控制,在电源状态发生转换的时候,电源上电/重置算法遵循其正常流程,而且能量检测模式并不会影响之前设定的工作模式。在电源状态发生转换时,器件将会保留其原先的模式(强制模式或者自动协商、MDI或者MDIX)。能量检测算法能够在不同的电源状态之间自动或手动转换,当一个电源状态的改变未成功或者发生太多误差事件时,能量检测逻辑能够发出中断信号。能量检测逻辑在采取动作之前需要多倍数据和误差事件来调节一些噪声。计数器深度则由寄存器设置来确定,并默认其为包含数据和误差的一个事件。

  最后与常用的以太网接口RJ45连接,该接口支持10 Mb/s和100 Mb/s自适应的网络连接速度[3]。本系统设计的以太网硬件电路连接如图2所示。

  2.2 系统通信协议和通信过程

  2.2.1 以太网数据帧传输和接收

  在以太网中数据传递靠的是MAC地址,而不是IP地址,IP地址和MAC地址具有映射关系。1个以太网包包括:1个导言区(preamble)、1个起始帧定界符和1个以太网帧。以太网帧由目标地址、源地址、1个可选的VLAN区、长度/类型区、有效载荷以及帧校验序列组成,如图3所示。每一个以太网帧均由1个或多个片段组成,每个片段对应1个描述符。以太网模块中的DMA管理器能够将1个以太网帧的多个片段进行分散(用于接收)和集中(用于发送)[4]。

  传输的以太网包中7个字节的导言区用来使接收方的时钟和发送方的时钟同步,然后再由帧分界符来表述1个数据帧的起始,进而进入数据帧的传输通信过程,数据帧主要是通过目标地址和源地址的位置建立通信。6个字节的目标地址是指目的站点的MAC地址,表明要把数据送到哪个站点。若目标地址第1位为0,则这个字段指定了一个特定的站点;若为1,则表示目标地址为一组地址,而该地址是事先定义好的;若所有位全为1,则表示接收者为局域网上的所有站点,即该地址是一个广播地址。6个字节的源地址是指源主机的MAC地址,表明该帧来自哪个主机。VLAN是一种将局域网(LAN)设备从逻辑上划分成一个个网段,从而实现虚拟工作组(单元)的数据交换技术,如果选用基于MAC地址的VLAN的方法就根据每个主机的MAC地址来划分,即对每个MAC地址的主机都配置分组,它实现的机制就是每一块网卡都对应唯一的MAC地址,跟踪属于VLAN MAC的地址。在帧传输的最后进行帧校验,使用4个字节的循环冗余效验码进行错误检验。

  2.2.2 TCP/IP协议

  TCP/IP协议是面向连接的、端对端的可靠通信协议[4],共分为4层,即网络接口层、网络层、传输层和应用层,如图4所示。

  网络接口层负责将IP数据报以数据帧的格式发送和接收,具体过程为数据从TCP/IP应用程序通过TCP传递到传输层TCP,然后交给IP。IP协议提供逻辑地址信息,并将数据封装在分组中。接着IP分组进入网络接口层,网络接口层创建1个或多个数据帧,以便进入物理网路,数据帧最后被转换成在网络传输介质上传送的(bit)流。

  TCP/IP的核心层是网络层(IP)和传输层(TCP),对应的主要协议是IP和TCP两大协议。网络层提供计算机间的IP分组传输,包括高层数据的分组生成、底层数据报的分组组装,以及路由处理、流量控制、拥塞处理等问题。IP数据报中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。传输层(TCP)作为网络应用程序与网络之间的接口,根据端口通过TCP传输控制协议提供应用程序间的通信,包括格式化信息流和提供可靠传输,实际上也就是将TCP数据送往一个由IP地址与端口号组成的套接字(Socket)。

  应用层提供常用的应用服务程序,如HTTP服务、SMTP服务等。HTTP应用程序在Web服务器上运行的是面向对象的协议,工作方式为收听请求,然后响应请求,向请求方发回文件[5]。

  2.2.3 本系统TCP/IP通信过程

  TCP/IP协议软件上的数据传输可分为3个阶段:建立连接、传输数据和断开连接。它的实现过程可以用状态机来描述。建立连接有2种方法,即主动打开和被动打开。服务器端是被动打开,然后一直在侦听连接请求;而客户端是主动打开,发送连接请求以建立连接。断开连接有2种方式:主动断开连接和被动断开连接。在需要主动断开连接时,发送1个FIN数据包,接收到对FIN数据包的确认后,再发送1个RESET数据包,即可顺利完成1次主动断开连接。

  本系统中通信过程主要分为4个部分:

  (1)网卡芯片DP83848和RJ45组成的硬件接口。

  (2)TCP/IP协议栈。用这个协议栈进行数据通信,网卡芯片已经完全固化了从MAC层、网络层到传输层所需要的协议,因此,用户无需了解这些协议的实现方法和实现代码。

  (3)接收和发送缓冲区。主控芯片LPC2368通过以太网与网络上其他主机进行通信的数据都是通过这些缓冲区来进行交换的。

  (4)以太网物理层接口。网卡芯片DP83848实现10/100BaseT以太网传输数据功能。

  在主机端访问由嵌入式ARM芯片LPC2368为主控的从机,然后在主机显示出由LPC2368控制下的恒温振荡器的速度和温度等实时数据。具体过程是:先对底层进行初始化,包括对LPC2368主控芯片上的局域网控制器配置端口和对DP83848的物理层的设备、读写状态寄存器、MAC配置和控制寄存器、接收和发送端描述符寄存器、局域网地址寄存器、以及指定DP83848工作模式具体是10 Mb/s还是100 Mb/s;然后进行定时编程,处理网络、TCP/IP堆栈和用户事件;再设置监听TCP通信的端口,进行端口连接,服务器则被动打开等待呼叫,之后就可以确定是否接收数据包然后进行帧处理等;最后实现动态的HTTP服务器,等到被连接之后才发送1个HTTP的帧头,存储HTML代码,这里的HTML代码存放在自定义的一个数组当中,该数组包括温度和速度等实时数据,只要在应用层程序中调用该数组,就可以访问到实时数据,并把得到的实时数据显示到网页页面上,以此实现对恒温振荡器的远程监控。

  西安晶盛科技,是有着30余年历史的老牌晶振厂家,接受各类恒温晶体振荡器定制(OCXO),接受各类高规格恒温晶振定制服务!晶盛晶体震荡器具有高精密,高品质,高稳定性等优点。填补了国内空白,解决了国外对我国军用频率源的禁售问题。产品广泛应用于程控交换机、军民用通讯电台、无线电通讯设备、光纤通信、军民用雷达、军民导航、直放站、频率计、计量测试仪器等领域,并可根据客户要求的技术指标量身定制。

嵌入式TCP振荡器基础知识科普相关问答:

问题:差分晶体振荡器和普通晶振有何区别

回答:差分多输出晶体振荡器2个或者4个输出,抗干扰能力更强,更稳定。最合适千兆以太网,光纤通道,SAS,PCI Express服务器,网络,存储,路由器/交换机,光传输设备。

问题:晶体振荡器频率相同体积不一样可代用吗

回答:选用什么频率的晶体振荡器是由您的电路设计决定的,您的电路需要什么频率就选择什么频率的振荡器。

问题:晶体振荡器原理是什么?

回答:晶振是石英振荡器的简称,英文名为Crystal,它是时钟电路中最重要的部件,它的作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率,它就像个标尺

问题:石英晶体振荡器 使用那些国家标准,检验标准?

回答:你好,有关于晶体振荡器的标准请参考 电子行业国标

问题:晶体振荡器英文怎么说?

回答: crystal oscillator 研制的宽频偏线性压控晶体振荡器取得了较好的结果:A developed linear VCXO with wide frequency deviation has acquired better results

发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
0
  • 石晶体振荡器的应用设备以及市场发展前景
  • 石晶体振荡器的应用设备以及市场发展前景
  • 联系我们
    联系我们
    西安晶盛

    联系电话:15084726493

    手机号码:15717497315

    客服QQ:2691093917

    Email:2691093917@qq.com

    地址:陕西省西安晶盛电子科技有限公司

    links

    [向上]
    在线客服

    在线咨询

    在线咨询

    在线咨询

    咨询电话:
    15084726493
    二维码

    关注微信