原標題：基于處理器和RTL8019AS芯片實現(xiàn)閥門定位器通信卡的設計

基于處理器和RTL8019AS芯片實現(xiàn)閥門定位器通信卡的設計，是一個典型的嵌入式系統(tǒng)設計過程，旨在通過嵌入閥門定位器內部的數(shù)據(jù)通信卡，實現(xiàn)閥門定位器與EPA（Ethernet for Plant Automation，一種基于以太網的工業(yè)自動化控制網絡通信標準）控制網絡的數(shù)據(jù)通信功能。以下是對該設計過程的詳細闡述：

一、系統(tǒng)概述

閥門定位器是一種應用于工業(yè)總線過程控制的智能輔助控制儀表，它在一定程度上決定了過程控制的調節(jié)品質。隨著自動化、電子和計算機技術的發(fā)展，很多執(zhí)行機構已經具備現(xiàn)場總線通訊和智能控制的功能。本設計結合智能閥門定位器的特點，開發(fā)了符合EPA標準的通信卡，使其具備現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通訊功能，并通過嵌入ZIGBEE模塊實現(xiàn)與手持設備的無線通信。

二、硬件設計

1. 主控芯片選擇

主控芯片是通信卡的核心，負責數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。在本設計中，可以選擇如新華龍公司的低功耗、高性能的8位51內核處理器C8051F120。該處理器具有體積小、適應工業(yè)環(huán)境應用、運算速度快等優(yōu)點，其穩(wěn)定性和可靠性值得信賴。

2. RTL8019AS以太網控制器

RTL8019AS是由臺灣Realtek公司生產的以太網控制器，符合Ethernet II與IEEE 802.3標準。該芯片具有高集成度，集成了IEEE802.3協(xié)議標準的介質訪問控制子層（MAC）和物理層的性能，內置的雙DMA通道和FIFO完成簡單有效的包管理（數(shù)據(jù)幀的接收和發(fā)送）功能。RTL8019AS的地址總線與數(shù)據(jù)總線分別與CPU的地址/數(shù)據(jù)總線相連，支持10Mb/s和100Mb/s的以太網控制功能。

3. 其他硬件組件

• SDRAM（靜態(tài)存儲器）：用于存儲臨時數(shù)據(jù)。

• RESET及時鐘電路：確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和準確的時鐘信號。

• ZIGBEE模塊：如北京赫立訊公司的IP_Link1270，實現(xiàn)與手持設備的無線通信。

• 總線以太網供電模塊：采用基于以太網的總線供電方式，為現(xiàn)場設備提供電源。

三、軟件設計

軟件設計主要分成以下幾個部分：

1. 現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)采集模塊

該模塊負責從閥門定位器采集數(shù)據(jù)。系統(tǒng)初始化后，通信卡通過UART0向閥門發(fā)送連接命令，等待連接成功后，向閥門發(fā)送讀/寫數(shù)據(jù)信息。閥門返回的數(shù)據(jù)包括閥位、電流閥位上下限等，通過UART0傳回通信卡。

2. ZIGBEE無線通信模塊

該模塊通過UART1與系統(tǒng)芯片相連，實現(xiàn)與手持設備之間的無線通信。數(shù)據(jù)的傳送必須滿足ZIGBEE無線通信的要求，以一定的報文格式傳送，并在傳送前將數(shù)據(jù)封裝成幀。

3. EPA協(xié)議模塊

該模塊包括EPA確定性調度與精確時間同步算法、TCP(UDP)/IP協(xié)議軟件、EPA應用層服務、EPA應用層服務接口和EPA管理服務等。主要完成數(shù)據(jù)傳輸服務的實現(xiàn)及其為用戶層提供的服務接口，以及EPA管理服務（包括設備自動識別、系統(tǒng)時鐘同步、系統(tǒng)工作狀態(tài)的管理、設備位號及其他信息的管理等）。

四、系統(tǒng)實現(xiàn)與測試

在硬件和軟件設計完成后，需要進行系統(tǒng)的集成與測試。測試內容包括通信卡的網絡通信功能、與閥門定位器的數(shù)據(jù)交互功能、以及與手持設備的無線通信功能等。通過測試驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保其滿足設計要求。

綜上所述，基于處理器和RTL8019AS芯片實現(xiàn)閥門定位器通信卡的設計是一個綜合性的過程，涉及硬件選型、電路設計、軟件開發(fā)等多個方面。通過該設計，可以實現(xiàn)閥門定位器與EPA控制網絡的數(shù)據(jù)通信功能，提高工業(yè)自動化控制的效率和可靠性。