以太網控制器 - 基于CC2430的城市車輛限行系統
以太網數據傳輸部分,選用Realtek公司的RTL8019AD以太網控制器,性能優良、價格低廉,在市場上占有相當大的比例。其主要性能如下:
(1)符合EthernetⅡ與IEEE 802.3(10Base5,10Base2,10BaseT)標準;
(2)全雙工,收發可同時達到10 Mb/s的速率;
(3)內置16 KB的SRAM,用于收發緩沖,降低對主處理器的速度要求;
(4)支持8/16位數據總線,8個中斷申請線以及16個基地址選擇;
(5)支持UTP,AUI,BNC自動檢測,還支持對10BaseT拓撲結構的自動極性修正;
(6)允許4個診斷LED腳可編程輸出;
(7)100腳的PQFP封裝,縮小了PCB尺寸。
圖5給出了8051單片機控制RTL8019AS的接口電路,實現與以太網通信,網絡接口采用UTP RJ 45接口。用到的主要芯片有RTL8019AS,CSI93C46(64×16 b的E2PROM),74HC573(8位鎖存器),62 256(32 KB的RAM)。

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為分配好地址空間,采用對CSI93C46進行讀(或寫)操作來設置RTL8019AS的端口I/O基地址和以太網物理地址。CSI93C46是采用4線SPI串行接口的Serial E2PROM,容量為1 Kb,主要保存RTL8019AS的配置信息。RTL8019AS通過控制CSI93C46的CS,SK,DI引腳,通過ESDO接收CSI-93C46的DO引腳的狀態。RTL8019AS復位后讀取CSI93C46的內容并設置內部寄存器的值,如果CSI93C46中內容不正確,就無法正常工作。先通過編程器把配置好的數據寫入CSI93C46,再焊入電路。
采用10BaseT布線標注通過雙絞線進行以太網通信,而RTL8019AS內置了10BaseT收發器,所以網絡接口的電路比較簡單。外接一個隔離LPF濾波器0132,TPIN+/-為接收線,TPOUT+/-為發送線,經隔離后分別與RJ 45接口的RX+/-,TX+/-端相連。
時鐘電路通過T1,T2接一個20 MHz晶振以及2個電容,實現全雙工方式。
LED0,LED1各接一發光二極管以反映通信狀態:LED0表示LED_COL,即通信有沖突;LED2表示LED_RX,即接收到網上的信息包。
2. 3 硬件傳輸性能及功耗
自由空間傳播距離與發射功率、接收靈敏度以及所使用的載波頻率有關,其數學表達式為:

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式中:d為傳播距離;Lp為自由空間損耗;c為光速;f為載波頻率。由理論計算可知,CC2430最遠識別距離可達1 500 m。實際中,由于外接干擾、障礙物遮擋和空氣質量等因素影響,識別距離無法達理論長度。表1給出了利用CC2430實現遠距離收發數據的測試結果。設數據包大小為32 B,數據速率為1 MHz。由電子標簽到采集單元、和從采集單元到電子標簽分別發送100個數據包,記錄接收到正確數據包的數量。可見,在40 m以內的范圍內,采集單元可以實現對車輛全部的識別,不會發生丟包現象。在實際使用中可能會遇到其他種種干擾,抗干擾能力是系統需要考慮的問題之一。

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系統均選用較低功耗器件,電子標簽中有源器件包括電壓轉換芯片、CC2430,它們的工作電流分別為3.5μA,27 mA(接收)/25 mA(發送)。且采用休眠-喚醒-休眠的工作方式,休眠時功耗更低。只需加裝電池,即可滿足3~5年的使用。實現低成本、低功耗、高性能的系統需求。
3 軟件設計
軟件設計分為CC2430進行無線收發部分和單片機控制以太網進行數據傳輸部分。軟件設計的難點在于射頻芯片數據的收發,下面主要介紹射頻數據收發控制以及以太網數據傳送控制,對這兩方面的操作處理做簡要分析。
- 第 1 頁:基于CC2430的城市車輛限行系統
- 第 2 頁:系統功能框圖
- 第 3 頁:以太網控制器
- 第 4 頁:射頻數據傳輸協議
- 第 5 頁:以太網數據傳送控制
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( 發表人:葉子 )