电子皮带秤二次仪表近年来发展很快，出现了两大趋势：一是二次仪表的面板更加简化，在面板尺寸减少的同时，显示部分的尺寸增大，显示内容更为丰富，操作键减少。二是通信功能强化也是智能仪表的重要标志，通过ＲＳ２３２，ＲＳ４８５，ＣＡＮ等现场总线方式进行多台皮带秤联网、集中监控或与上位机系统通信。新型电子皮带秤二次仪表ＸＫ３２０８－Ａ１就是应这种趋势而开发、生产的对皮带运输机所输送物料进行动态连续计量的计量仪表。该仪表以增强型８０５２微控制器为核心，并配有液晶屏和轻触式ＰＶＣ按键，操作简单，功能齐全。通过以太网接口，可以轻松实现多台电子皮带秤的联网，将瞬时流量、累计流量、皮带速度等相关数据送入上位机，实现对现场称重仪表的集中监控管理。本文重点介绍该仪表Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接口部分的设计方法。

１ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ协议介绍

在企业信息系统中，ＴＣＰ／ＩＰ以太网已经成为事实上的标准网络，将标准ＴＣＰ／ＩＰ以太网延伸到工业实时控制，将很好地帮助用户获得更加开放集成的工业自动化和信息化的整体解决方案。ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ就是为实现这一目的的标准工业以太网技术，它是标准ＴＣＰ／ＩＰ以太网和通用工业协议（ＣＩＰ）的结合。ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ使用标准ＴＣＰ／ＩＰ以太网，ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ支持在标准ＴＣＰ／ＩＰ以太网上为提供ＩＴ服务所开发的任何应用层协议，如ＨＴＴＰ，ＳＮＭＰ，ＳＭＴＰ等等，实现工业自动化和企业信息系统的直接集成。比如，运行人员打开网页浏览器软件，像访问某个网站一样，可方便地浏览、组态、诊断并监视ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ设备。ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ使用标准ＴＣＰ／ＩＰ以太网技术，保证了用户在工业环境场合可以使用工业等级的标准以太网交换机；在非工业环境场合，用户还可利用已有的普通标准以太网交换机产品来扩展ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ网络，这有助于实现更多的灵活性和更高的性价比的皮带秤控制系统。ＴＣＰ／ＩＰ协议是一套把因特网上的各种系统互联起来的协议组，保证因特网上数据的准确快速传输。参考开放系统互联（ＯＳＩ）模型，ＴＣＰ／ＩＰ通常采用一种简化的４层模型，分别为：应用层、传输层、网络层、链路层。

符合ＩＥＥＥ８０２．３标准的以太网帧的长度一般介于６４字节与１５１８字节之间。它们由５个或６个不同的字段组成，分别是：目标ＭＡＣ地址、源ＭＡＣ地址、类型／长度字段、数据有效负载、可选的填充字段和循环冗余校验（ＣＲＣ）字段。另外，当通过以太网介质发送数据包时，一个７字节的前导字段和一个字节的帧起始定界符将被附加到以太网数据包的开头。因此，在双绞线上的传输格式如下：

２ｕＩＰ栈

ｕＩＰＴＣＰ／ＩＰ栈是使用于低至８位或１６位微处理器的嵌入式系统的一个极轻型的ＴＣＰ／ＩＰ协议栈，它实现了ＴＣＰ／ＩＰ协议组的４个基本协议：ＡＲＰ协议、ＩＰ协议、ＩＣＭＰ协议和ＴＣＰ协议。ｕＩＰＴＣＰ／ＩＰ栈由瑞典单片机专家ＡｄａｍＤｕｎｋｅｌｓ编写，是一个免费的ＴＣＰ／ＩＰ栈，它使用Ｃ语言编程，可以方便地应用到电子衡器中。ｕＩＰ的实现目标是保持代码大小和储存器使用量最小。目前，ｕＩＰ代码的大小和ＲＡＭ的需求比其他的ＴＣＰ／ＩＰ栈要小，但是ｕＩＰ与其他ＴＣＰ／ＩＰ栈不同，它的重发工作需要应用程序的帮助。其他ＴＣＰ／ＩＰ栈ＲＡＭ中存储着传输数据，直到数据被确认已成功发送才释放ＲＡＭ空间。如果数据需要重传，堆栈在没有通知应用程序下监视着重传工作，在等待确认的过程期间，数据必须缓存在ＲＡＭ里。ｕＩＰ利用应用程序可以快速重新生成数据的特点，在等待数据确认的过程中，ＲＡＭ中不必缓存数据，而是等确认不成功信号到达时由应用程序重新快速生成数据。例如，一个ＨＴＴＰ服务器服务的大部分是ＲＯＭ里的静态和半静态页，不需要在ＲＡＭ里缓存静态内容，所以，如果一个包丢失了，ＨＴＴＰ服务器可以容易地从ＲＯＭ里重生数据，使数据简单地从原先的位置读回来。

３皮带秤控制系统的硬件设计

皮带秤仪表的微控制器选用美国ＡＤＩ公司的模拟微控制器ＡＤｕＣ８４５，它内部集成有两个独立的２４位Σ－ΔＡＤＣ、８路模拟量输入通道（ＭＱＦＰ封装）、单周期８０５１兼容内核、６２ｋｂ片内程序存储器、４ｋｂ片内Ｆｌａｓｈ／ＥＥ数据存储器、２ｋｂ片内ＸＲＡＭ、１２位电压输出型ＤＡＣ、双１６位Σ－ΔＤＡＣ／ＰＷＭ、片内温度传感器。以太网控制器选用美国ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司的ＥＮＣ２８Ｊ６０２８引脚独立以太网控制器。目前市场上大部分以太网控制器采用的封装均超过８０引脚，而符合ＩＥＥＥ８０２．３协议的ＥＮＣ２８Ｊ６０只有２８引脚，就能既提供相应的功能，又可以大大简化相关设计，并减少占板空间。此外，ＥＮＣ２８Ｊ６０以太网控制器采用业界标准的ＳＰＩＴＭ串行接口，只需４条连线即可与主控单片机连接。

ＥＮＣ２８Ｊ６０的硬件设计需要注意复位电路、时钟振荡器、振荡器启动定时器、时钟输出引脚、变压器、终端和其他外部器件、输入／输出电平等几个方面。ＥＮＣ２８Ｊ６０是一个工作电压为３．３Ｖ的器件，它被设计为易于集成到５Ｖ的系统中。ＳＰＩ的ＣＳ，ＳＣＫ和ＳＩ输入以及ＲＥＳＥＴ引脚都可以承受５Ｖ的电压。另一方面，主控制器ＡＤｕＣ８４５是运行在５Ｖ电压下，当ＳＰＩ和中断输入由ＥＮＣ２８Ｊ６０上的３．３ＶＣＭＯＳ输出驱动时，它很可能不符合规范要求，此时需要一个单向电平转换器。可以使用一个廉价的７４ＡＣＴ１２５（四三态缓冲器），便于系统集成，并与其他器件共享ＳＰＩ总线。硬件电路设计见图１。

４单片机通信系统的软件设计

在使用ＥＮＣ２８Ｊ６０发送和接收数据包前，必须对器件进行初始化设置。通常初始化任务会在复位后立即完成，并且不再需要更改。初始化包网络层链路层ＩＰ，ＩＣＭＰ中的Ｐｉｎｇ响应协议ＡＲＰ应答协议括接收缓冲器的初始化、发送缓冲器的初始化、接收过滤器的初始化、ＭＡＣ初始化设置和ＰＨＹ初始化设置。符合ＩＥＥＥ８０２．３标准的以太网帧的长度一般介于６４字节与１５１８字节之间。它们由５个或６个不同的字段组成，分别是：目标ＭＡＣ地址、源ＭＡＣ地址、类型／长度字段、数据有效负载、可选的填充字段和循环冗余校验（ＣＲＣ）字段。另外，当通过以太网介质发送数据包时，一个７字节的前导字段和一个字节的帧起始定界符将被附加到以太网数据包的开头。因此，在双绞线上的传输格式如下：ＥＮＣ２８Ｊ６０内的ＭＡＣ在发送时会自动生成前导符和帧起始定界符。此外，ＭＡＣ可根据配置生成填充（如果需要）和ＣＲＣ字段。主控制器必须生成所有其他帧字段，并将它们写入缓冲存储器，以待发送。ＥＮＣ２８Ｊ６０还要求在待发送的数据包前添加一个包控制字节。

6，结束语

在电子皮带秤二次仪表中添加了以太网接口，可实现电子皮带秤的运行情况，其具有传输速度快、使用方便等优点，有着广泛的应用前景。

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