摘要：文章介绍了以Rabbit2000微处理器为核心的网络智能测控系统的基本工作原理及其软硬件设计。该系统采用模块化和智能式分布技术，具有先进的通信能力和微处理器控制能力，编程快捷，组网能力强，通信传输可靠，实时性高，极易推广使用。
关键词：Rabbit2000；网络；智能测控系统
1 引言
Internet技术的飞速进展，使得基于分组交换技术的通信性能、通信质量和可靠性得到稳步提高，基于8位、16位单片机的嵌入式设备(如仪器仪表、数据采集和显示、过程控制、工业自动化等)的实时应用，测控系统正在走向网络智能化[1]。就要求企业从现场控制层到管理层能实现全方位的无缝信息集成, 实现远程维护、智能诊断以及远程管理功能[2], 提供一个开放的基础构架，并具有高可靠性、分散控制、集中监视和管理的功能。
Z-World[3]公司以Rabbit2000微处理器为核心研制了一系列嵌入式系统模块，使用这些模块能够实现对集成了网络的嵌入式系统进行快速开发。本系统以Rabbit2000微处理器为核心，采用模块化和智能式的分布技术设计嵌入式网络智能测控系统。
2 Rabbit2000的性能特点
Rabbit2000Rabbit半导体公司为嵌入式环境设计的高性能低价位的8位微处理器，以其C语言友好指令集和快速数字处理功能而受到瞩目。它和Z80系列微处理器有相似的结构和高度的兼容性，但性能有很大的提高。具有多达40个通用I/O引脚。内建日历、时钟、看门狗、定时器、多级中断、双DMA通道，可外扩4~8MB Flash，用于数据存储。对于8位总线的微处理器，Rabbit具有很高的计算速度，这对于实时操作系统是极为重要的。对于Rabbit2000，传统的微处理器硬件和软件的开发已被简化，不再需要在线仿真。用1根接口电缆把PC串行口和基于Rabbit2000的目标系统连接起来就可实现软件的开发。Rabbit2000具有4个串行端口，具有很强的组网通信能力。它能精确地产生脉冲和边沿，可实现多优先级中断。处理器速度和功耗在程序控制之下，在处理器持续执行指令的时候，能使用超低功耗模式实现计算和执行逻辑检测，为实现低功耗设计提供了方便。
Rabbit 2000芯片上外设包括5个8位并行I/O端口、4个串行端口、1个子端口、5个8位定时器、1个10位定时器、精确脉冲发生硬件和电池支持的RTC。其串口可采用同步或异步传输方式，采用29.4912MHz的系统频率，异步传输速率最高可达91.6kbps。
Rabbit2000以Z-World's公司的C语言开发系统Dynamic C[4]编译器为其开发工具。其特点是有1个交互式编译程序、编辑程序和调试程序，通过1个10线的简单接口可实现EPROM编程和在线仿真。此外，Rabbit2000可以陨行流行的Internet协议栈，如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP等，还可以在外接一个以太网控制芯片RTL8019的情况下，实现Ethernet (IEEE802.3)协议处理，使该系统可以直接通过RJ-45连到以太网上。
3 嵌入式网络智能测控系统设计
3.1 测控设备硬件结构
对于所要实现的嵌入式系统，系统硬件设计是围绕Rabbit 2000微处理器来进行的，包括存储器、处理器、振荡晶体、标准编程口、以太网接口、串行接口（RS232、RS485）、数字量I/O（DI/DO）接口、模拟量I/O（AI/AO）接口、扩展接口，在一些情况下还要包括功率控制器和系统供电设计，具体应用时可根据不同的应用要求对各种功能模块进行适当增减。图1为硬件实现框图。
图1 网络智能测控装置（MCD）
3.2 实现方案
图1所示的测控装置可实现多种监测和控制功能，并通过以太网接口（RJ-45接口）连到Hub后由路由器接入Internet构成网络智能测控系统。如图2所示。
图2 网络智能测控系统
本系统中，每台主机和测控装置（MCD）都有自己独立的IP地址，互相之间可进行通信，远程主机（Remote PC）可通过拨号连接(图中所示就是这种情况)或通过以太网网关接入Internet来访问测控装置，使用其提供的服务或对其进行系统编程和远程启动。测控装置具有一般单片机系统的所有测控能力，并且可根据需要提供各种网络服务，包括：作为一台简单的Web服务器，提供简单的网页供外部主机访问，提供可被远程主机修改的表格资料；提供文件传输服务（FTP），可作为FTP客户端或服务器；提供SMTP（简单邮件传输协议）服务，自动或定时向指定的电子邮箱发送E-mail，以传递系统的实时数据或报警信息；提供远程登录（TELNET）服务以及其他
的Internet服务。3.3 工作过程
图2中测控装置的主要任务是与探测器通信，以获取现场信息并对信息进行集中处理后， Rabbit2000的串行口将这些信息传至PC，或由PC来查询。PC机在获取测控装置上的报警信息后，按一定的协议格式对报警信息进行包装，并将之传送到远程PC上，这样形成一个星形的网络结构，以此构成测控信息的局域网
系统有两种类型的网络节点：一种是与PC进行通信的节点；另一种是测控装置与探测器进行通信的探测器节点。传输协议采用规范化数据结构，设有BBC校验位，且采用软件容错技术。管理软件设有容错陷阱，有效地消除随机干扰引起的死机或误报现象。主机为PC机，其网络ID号为0，每个测控装置都有1个唯一的大于0的ID号。PC与测控装置通信采用标准的协议格式，它所发出的信息帧中携有目的控制器的ID号。如果目的控制器的ID号为0，则为广播信息，否则只有和目的控制器的ID号相同的控制器才接收该帧并对帧格式和CRC检验和进行判断。在紧急报警时，探测器的报警信息中携有地址编号和时间信息，而在自动故障报警时，报警信息由故障地址编号和故障等级信息组成。控制器有2种陨行
PC机由后台的基于Winsock的网络程序将报警信息发往外部网络。在Rabbit2000的协议栈中，对TCP/IP的实现是通过Dynamic C提供的TCP/IP应用程序接口来实现的：
#define MY-GATEWAY "202.196.187.1" //网关
#define MY-IP-ADDRESS "202.196.187.28" //IP地址
#define MY-NETMASK "255.255.255.0" //子网掩码
#memmap xmem //代码存储在扩展存储区
#use "dcritcp.lib" //数据库
Sock_init() //TCP连接初始化
tcp_reserveport(MY_PORT) &nb
sp; //TCP连接保持tcp_open(socket,0,ip,PORT,NULL) //主机建立会话
tcp_listen(socket,MY_PORT,0,0,NULL,0) //监听端口
sock_established(socket)
sock_dataready(socket) //取得等待输出的字符数
sock_gets(socket,buffer,len) //从套接字中读取字符串
sock_twrites(socket,buffer,len) //向套接字中写入字符串
sock_close(socket) //连接断开
图3 系统程序执行过程图
系统的工作过程如图3。
通过安装在上位机中的Web浏览器，在客户端的浏览器中输入现场设备的IP地址（202.196.187.28），即可获得对现场设备的访问权，可直接访问接入工业以太网的现场设备，获得监测数据，如图4所示。
图4 监控页面
4结论
随着以太网技术的不断发
展，嵌入式系统与以太网相结合应用于工业控制领域是一种发展趋势。Rabbit2000微处理器在同类8位微处理器中具有功能强、成本低、速度快等特点，同时提供了一套嵌入式开发工具以及网络支持的Dynamic C，使得网络功能开发简便、快捷，也证明了将嵌入式系统和以太网应用于工业控制的可行性和实用性。本系统的应用较广：
1）智能大厦。随着计算机的普及应用以及网络和自动化技术的发展，大厦内所有公共设备都将采用嵌式智能测控系统来提高服务能力。
2）工业自动化。工业现场应用了大量的8、16、32位嵌入式微控制器，其网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源的主要途径，在工业过程控制、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工等系统中具有广阔的应用前景。
3）智能仪器。根据不同要求，只需对软硬件做部分修改，简化系统，大大地提高了开发效率，具有广阔的应用空间。
4）矿井智能监测。能解决矿山网络传输中有关安全信息数据的采集问题，应用前景广阔。
本文作者创新点：1. 64路开关量输入、8路模拟量输入及16路开关量输出，反映敏捷；2.输入、输出全部电气隔离、具有声光报
考文献
[1]俞新祥，翁一武.基于Internet 的分布式供能远程监控系统[J].微计算机信息,2006,7-1:4-6
[2]暴吉龙，叶平.工业监控系统的网络化发展[J].微计算机信息,2006,6-1:66-68
[3]Z-World.Rabbit2000 Microprocessor User's Manual.1999.
[4]Z-World. Dynamic C Premier for Rabbit Semiconductor Microprocessors(Integrated C Development System User's Manua1)[Z].1999
