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發(fā)布時間:2023-06-21 01:31:26桐鄉(xiāng)網(wǎng)絡接口圖片
嵌入式系統(tǒng)以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應了各種應用系統(tǒng)中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等的嚴格要求,因此它贏得了巨大的市場,在應用數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機。嵌入式接入Internet是近幾年隨著計算機網(wǎng)絡技術的普及和發(fā)展而發(fā)展起來的一項新興概念和技術,它通過為現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)增加因特網(wǎng)接入能力來擴展其功能,一般指設備通過嵌入式模塊而非PC系統(tǒng)直接接入Internet,以Internet為介質實現(xiàn)信息交互的過程,通常又稱為非PC接入。嵌入式系統(tǒng)利用網(wǎng)絡接口控制芯片實現(xiàn)與網(wǎng)絡的通信功能,成本低,控制方便可靠,滿足系統(tǒng)對通信的要求。考慮到本身的特點,在大量工業(yè)領域中應用嵌入式設備功能比較單一,在上述網(wǎng)絡接口控制芯片接口程序的基礎上只需要開發(fā)簡化的嵌入式協(xié)議棧,就可滿足許多情況下的應用需求。目前,許多公司和組織致力于將以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線實現(xiàn)無縫連接,使以太網(wǎng)越來越向底層延伸。以太網(wǎng)在現(xiàn)場設備中的應用研究和基于以太網(wǎng)的智能芯片的開發(fā)等也日益成為研究的熱點。1 嵌入式接入網(wǎng)的主要方式目前嵌入式系統(tǒng)接入Internet通常有以下兩種主要方式:(1)采用高速的16/32Bit微控制器直接實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議,這種方法的實現(xiàn)框圖如圖1所示。這種方式可以使嵌入式系統(tǒng)直接與Internet相連,有很大的靈活性。缺點是占用的系統(tǒng)資源較多,對微控制器的要求也很高,無法在8/16Bit低速微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)。(2)使用嵌入式網(wǎng)關來實現(xiàn),如圖2所示。各個嵌入式系統(tǒng)首先和網(wǎng)關進行通信,通信方式采用傳統(tǒng)的RS-232、RS-485等,由嵌入式網(wǎng)關負責實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議,完成嵌入式系統(tǒng)的信息與Internet的信息交互。這種方案解決了以低速8/16Bit微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)接入Internet的問題。缺點是需要一個專門的嵌入式網(wǎng)關,而且和各個嵌入式系統(tǒng)之間的通信同樣受到速度和距離的限制,這種方法的實現(xiàn)成本將會增加。2 嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器微處理器、存儲器及外設器件和30端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(要求實時和多任務操作)和應用程序編程。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式互聯(lián)的目標是嵌入式設備工作在以網(wǎng)絡為中心的環(huán)境中,把“孤立的目標系統(tǒng)”相互連接起來。為適應嵌入式分布處理結構和應用上網(wǎng)需求,嵌入式系統(tǒng)必需配有一種或多種網(wǎng)絡通信接口,使嵌入式微控制器不僅能執(zhí)行傳統(tǒng)的控制功能,而且還能執(zhí)行與連接因特網(wǎng)相關的功能,從而把標準網(wǎng)絡技術(TCP/IP)一直擴展到嵌入設備,由嵌入式系統(tǒng)自身實現(xiàn)Web服務器功能,這是解決嵌入式Internet問題的最佳方案;嵌入式設備接入Intranet/Internet網(wǎng)原則上講,只要實現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議就可以。針對嵌入式設備連接涉及的兩個關鍵問題即傳送信息的媒質和采用的協(xié)議。最常用的聯(lián)接模式是以太網(wǎng)通信介質的有線連接與TCP/IP協(xié)議。其網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議分層如圖1所示。利用網(wǎng)絡接口控制器(NIC-Network InteRFace Controller)來實現(xiàn)物理層和鏈路層協(xié)議,同時微處理器運行嵌入式TCP/IP協(xié)議通信模塊來實現(xiàn)與Intranet/Internet網(wǎng)的連接。一旦這個目標得以實現(xiàn),就能在網(wǎng)絡環(huán)境下在任何時間從任何地點對位于任何其它地方的系統(tǒng)中的微控制器進行監(jiān)控,利用傳統(tǒng)的Web和因特網(wǎng)機制遠程監(jiān)視數(shù)據(jù)和運行情況控制,而且還能在合適的條件下對系統(tǒng)進行調試、升級和維護。 技術難點分析3.1 發(fā)送數(shù)據(jù)的封裝把一組數(shù)據(jù)發(fā)送到基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡上,首要條件是產(chǎn)生符合TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)格式。首先從一個物理幀的格式來分析。一個標準的IEEE802.3的物理幀如圖4所示:如果與嵌入式系統(tǒng)的通信只是局限于局域網(wǎng)之中,在物理幀的數(shù)據(jù)域內可以直接放置要發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果需要和其他的網(wǎng)絡進行通信,在物理幀的數(shù)據(jù)域中需要封裝更高層的協(xié)議,嵌入式系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)應該封裝在高層協(xié)議的數(shù)據(jù)域內。這些數(shù)據(jù)的層層封裝和物理幀的形成對于速度沒有特殊的要求,普通的低速微控制器完全可以實現(xiàn)。3.2 發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送以10M以太網(wǎng)為例說明,發(fā)送數(shù)據(jù)時應該做的工作是,首先對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼,而后對編碼后的數(shù)據(jù)進行扭曲處理,使發(fā)送的數(shù)據(jù)適合在 10M以太網(wǎng)上傳輸,最后把處理好的數(shù)據(jù)以10M的速度發(fā)送到以太網(wǎng)上。同時,為了保證數(shù)據(jù)的有效發(fā)送,系統(tǒng)還應具有沖突檢測和重發(fā)的功能。從以上的發(fā)送過程可以看出,直接用普通的微控制器是很困難的,應該考慮用其他的方法實現(xiàn)。4 一種嵌入式網(wǎng)絡接口的實現(xiàn)方案基于因特網(wǎng)的嵌入式網(wǎng)絡體系結構實現(xiàn)的核心問題是如何實現(xiàn)嵌入式網(wǎng)絡接口。在眾多實現(xiàn)方案中,以MCU為核心的實現(xiàn)方案,雖然實現(xiàn)起來有一定困難,仍因其極低的成本,受到格外重視。在此實現(xiàn)了一種網(wǎng)絡接口芯片與MCU相結合的方案,如圖5所示。RTL8019AS與硬件實現(xiàn)以太網(wǎng)接口芯片中,選用RTL8019AS。由臺灣Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS以太網(wǎng)控制器,由于其優(yōu)良的性能、低廉的價格,使其在市場上的10Mbps網(wǎng)卡中占有相當?shù)谋壤?。使?051/52兼容單片機實現(xiàn)對RTL8019AS的控制,電路圖如圖6所示。RTL8019AS采用8位數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶€模式(IOCS16接地, JP接高電平)。P0口通過地址鎖存器實現(xiàn)地址數(shù)據(jù)復用。P3.4片選RTL8019AS。數(shù)據(jù)收發(fā)不使用中斷驅動,全部由軟件查詢實現(xiàn)?;刂愤x擇引腳IOS[3:0]空,I/O基地址為300H。使用雙絞線為通信介質,所使用的引腳有:TPIN+,TPIN-,POUT+,TPOUT-,連入耦合隔離變壓器FB2022,通過RJ 45插頭實現(xiàn)與網(wǎng)絡的連接。通常TCP/IP是指Internet協(xié)議簇,而不單單是TCP/IP。因此,在8bitMCU不大的ROM空間里,不可能實現(xiàn)所有的TCP/IP協(xié)議。考慮到嵌入式應用中硬件系統(tǒng)的多樣性,完成特定功能的應用程序也各不相同,因而軟件的設計在保證滿足功能前提下,最好短小,易于被移植,尤其是應用程序與網(wǎng)絡協(xié)議軟件應具備一定的獨立性。因此,選擇TCP/IP作為嵌入式網(wǎng)絡的通信協(xié)議,同時必須對TCP/IP協(xié)議簇根據(jù)實際需要進行必要的刪減,即實現(xiàn)一個thinTCP/IP協(xié)議簇。通常的thinTCP/IP的層次結構與標準的TCP/IP的一樣,也是四層結構(圖7)。以太網(wǎng)接口層主要實現(xiàn)對以太網(wǎng)接口芯片的控制,IP層根據(jù)實際需要選擇實現(xiàn)ARP(地址解析協(xié)議)、RARP(反向地址解析協(xié)議)、ICMP(因特網(wǎng)控制報文協(xié)議)以及IGMP(網(wǎng)絡組管理協(xié)議)。傳輸層主要由TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)組成,在實際實現(xiàn)時,根據(jù)需要可只實現(xiàn)其中一個。CIP(控制信息協(xié)議)是專為控制設備、基于對象的一種方法,它是獨立于特定網(wǎng)絡的應用層協(xié)議,提供了訪問數(shù)據(jù)和控制設備操作的服務集。CIP的制定需要根據(jù)具體應用加以考慮,與通常協(xié)議的格式相似,也為“命令+數(shù)據(jù)”模式。
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一、 RJ45連接器觸點的端接分類如下。端接方式分為分離式連接和長久性連接:1.分離式連接:有三種方式:彈簧施加的直接接觸壓力、螺釘產(chǎn)生的直接接觸壓力和楔塊產(chǎn)生的接觸壓力。接觸點有摩擦問題。典型端子,如螺釘固定端子和插入式端子;2.長久性連接:有多種方法,如釬焊、銅焊、點焊、導電膠粘接等;通過機械方法實現(xiàn)的長久性電氣連接,如壓接、纏繞、冷焊、鉚接等二、 RJ45連接器觸點端接是一種常見的端接方法1.接焊一般包括導線和觸點的接焊以及觸點和印制板的接焊。通常通過手動和波峰焊連接。其原理是,焊錫“潤濕”其他金屬的表面,并形成一個錫-接焊組合,其中存在各種物理、化學和冶金力和效應的復雜交織。牢固結合的關鍵因素包括控制接焊溫度、控制接焊時間、清潔接焊表面等。如果需要助焊劑和焊料,由于各種不當操作,焊點的微觀結構可能存在隱患;2、壓接:壓接可靠性高,操作方便,速度快,對人員素質要求低,可避免化學污染和熱污染。卷曲有多種形式。圓柱形壓接常用于軍工產(chǎn)品中,可分為可拆卸和可更換或不可拆卸和可更換。要緊的是導線、端子和操作工具之間的正確配合。此外,剝線時不應損壞導線,導線的插入應適當。壓接工具包括手動壓接鉗、自動或半自動壓接機等。3.纏繞是指在張力下纏繞導體,將實心導體纏繞在帶有棱角的圓柱形桿上,使其在棱角處變形,從而使導體與圓柱形桿之間形成氣密接觸面。繞組的技術要求見mil-std-1130。有手動卷繞槍和程控自動卷繞設備。繞組有兩種類型:一種是繞在立柱上的所有導線都是線;其次,根部的一圈是帶絕緣護套的導體。繞組突出的特點是其高可靠性,比接焊高2-3個數(shù)量級,操作簡單,在繞組錯誤或線路改進時易于拔出導線。然而,幾乎所有的電流都流經(jīng)前幾圈導線,這需要繞組空間,僅適用于小截面的單股軟導線,因此其使用受到束縛;4.插入是一種可分離的物理連接方法,即將引腳和總線連接器的終端部分插入多層印制板的金屬化孔中,終端部分的彈性結構與金屬化孔接觸。5.穿刺實際上是針腳和總線連接器的觸點與帶狀電纜之間的壓接。有兩種方式:一種是刺穿絕緣層(周圍導線壓接);其次,一定要刺穿導線本身形成壓接(刺穿導線壓接)。
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為了研制出具有國際水準的光纖成套設備,李詩愈帶領團隊在研發(fā)生產(chǎn)一線潛心鉆研了二十余年。他從光纖制造技術的頂層要求入手,在光纖最核心的波導結構設計進行源頭創(chuàng)新,解決了小彎曲半徑條件下附加損耗增大、無法通信的難題,一舉扭轉我國光纖行業(yè)面臨的知識產(chǎn)權桎梏。在提高單臺設備產(chǎn)能與效率方面,李詩愈帶領團隊突破PCVD傳統(tǒng)的光纖預制棒低沉積速率工藝,大膽地將微波腔體尺寸擴大,提高沉積反應氣體流量,使沉積速率提高1倍,光纖預制棒產(chǎn)能翻1倍,生產(chǎn)效率提高100%。為解決光纖的工藝實現(xiàn)問題,李詩愈提出了“三步法”,開創(chuàng)了將“VAD+PCVD+OVD”三種光棒工藝完美結合于低成本高效率的彎曲不敏感光纖的產(chǎn)業(yè)化技術,并實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。武漢郵科院由此自主開發(fā)出PCVD和高速拉絲裝備,使我國成為掌握光纖制造高性能成套裝備技術的四個大國之一。國際光纖專家專程來考察學習并給予高度贊賞。伴隨著國家光通信的快速發(fā)展,科研人員出身的李詩愈從研發(fā)崗位走到了企業(yè)高層管理者的位置。他積極推動產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和推廣應用工作,不斷促進研究成果的快速轉化,其開發(fā)的產(chǎn)品在國內及國際市場上都取得巨大的經(jīng)濟效益。其中,僅“低損耗單模光纖光纜”、“彎曲不敏感單模及多模光纖光纜”產(chǎn)品累計銷售超過20多億元。十二五期間,在企業(yè)管理變革、增量文化的影響下,李詩愈帶領著光纖光纜團隊精耕細作,以客戶需求為導向,實現(xiàn)光纖光纜產(chǎn)銷量由1000萬芯公里提升到4000萬芯公里,近三年為國家寬帶信息化建設提供超億芯的光纖光纜產(chǎn)品。
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摘要:設計了以ENC28J60 為核心的以太網(wǎng)接口實現(xiàn)方案,描述了該系統(tǒng)硬件架構的設計方法。在簡要介紹了以太網(wǎng)控制器ENC28J60 的結構、功能、外圍電路的基礎上, 對ENC28J60 與Atmega16 的SPI 通訊進行了闡述。此方案不僅成本低, 而且可以實現(xiàn)500Kbps 以上的傳輸速率,滿足了嵌入式系統(tǒng)的Internet 控制要求。1 引言隨著Internet 的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展, 基于以太網(wǎng)的設備控制越來越多。目前市場上大部分以太網(wǎng)控制器采用的封裝均超過80 引腳, 如RTL8019AS、DM9008、CS8900A 等。這些器件不僅結構復雜, 面積龐大, 且系統(tǒng)開銷較大。近來, Microchip推出全球首枚28 引腳獨立以太網(wǎng)控制器ENC28J60, 可為嵌入式系統(tǒng)提供低引腳數(shù)、低成本、精簡的遠程通訊解決方案。2 ENC28J60 網(wǎng)絡接口體系結構ENC28J60 是帶有行業(yè)標準串行外設接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨立以太網(wǎng)控制器。它符合IEEE 802.3 的全部規(guī)范, 采用了一系列包過濾機制以對傳入數(shù)據(jù)包進行限制。它還提供了一個內部DMA 模塊, 以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP 校驗和計算。與主控制器的通信通過兩個中斷引腳(INT和WOL)和SPI 腳(SO、SI、SCK、CS)實現(xiàn), 數(shù)據(jù)傳輸速率高達10Mb/s.兩個專用的引腳(LEDA、LEDB)用于連接LED, 進行網(wǎng)絡活動狀態(tài)指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應用電路。ENC28J60 由7 個主要功能模塊組成:SPI 接口, 充當主控制器和ENC28J60 之間通信通道; 控制寄存器, 用于控制和監(jiān)視ENC28J60; 雙端口RAM緩沖器, 用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包; 判優(yōu)器,當DMA、發(fā)送和接收模塊發(fā)出請求時對RAM緩沖器的訪問進行控制; 總線接口, 對通過SPI 接收的數(shù)據(jù)和命令進行解析;MAC 模塊:實現(xiàn)符合IEEE 802.3 標準的MAC 邏輯; PHY 模塊, 對雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進行編碼和譯碼。ENC28J60 還包括其他支持模塊, 諸如振蕩器、片內穩(wěn)壓器、電平變換器(提供可以接受5V 電壓的I/O 引腳)和系統(tǒng)控制邏輯。根據(jù)以上說明, ENC28J60 應用于嵌入式網(wǎng)絡接口是非常合適的, 有廣闊的應用發(fā)展前景。3 ENC28J60 在嵌入式網(wǎng)絡接口的應用3.1 硬件電路設計利用ENC28J60 可以構成不同功能的網(wǎng)絡終端節(jié)點, 如網(wǎng)絡服務器、帶Internet 功能的設備、遠程監(jiān)控(數(shù)據(jù)采集, 診斷)設備等。圖2 所示為基于ENC28J60 的嵌入式網(wǎng)絡接口的硬件電路原理圖。電路中有:2 個LED 狀態(tài)指示燈主要用來顯示網(wǎng)絡連接狀態(tài), 包括PHY 是否沖突、連接是否建立、是否接收數(shù)據(jù)、連接速度、雙工模式等; 必需的偏置電阻R3(2kΩ, 精度為1%);高速局域網(wǎng)電磁隔離模塊(即RJ45 以太網(wǎng)接口), 應用中,ENC28J60 的物理端口與隔離變壓器HR901170A 連接時必須符合IEEE802.3 對物理層規(guī)范的要求, 如RJ45 的插孔與隔離變壓器的間隔應盡量小, 輸出和輸入差分信號對的走線要有很好的隔離。電路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 單片機,它具有先進的RISC(精簡指令集計算機)結構、16 kB 可編程Flash 存儲器、512 B 的EEPROM和1 kB 片內SRAM, 具有豐富的外設接口, 其SPI 接口允許ATmega16 與外設進行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。本設計中ATmega16 SPI 配置為主機模式,ENC28J60 為從設備。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 設置, 根據(jù)ENC28J60 的SPI 讀寫時序, ATmega16 的SPI工作模式應設置為模式0.ATmega16 通過將ENC28J60 的CS引腳置低實現(xiàn)與其的同步。SPI 時鐘由寫入到SPI 發(fā)送緩沖寄存器的數(shù)據(jù)啟動, SPI MOSI(PB5)引腳上的數(shù)據(jù)發(fā)送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制, 置位時數(shù)據(jù)的LSB(最低位)首先發(fā)送, 否則數(shù)據(jù)的MSB(最高位)首先發(fā)送。我們選擇先發(fā)送MSB,同時接收到的數(shù)據(jù)傳送到接收緩沖寄存器, CPU 進行右對齊從接收緩沖器中讀取接收到的數(shù)據(jù)。應該注意, 當需要從ENC28J60 中讀取多個數(shù)據(jù)時, 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數(shù)據(jù), 每讀取一個數(shù)據(jù)前都要向SPI 發(fā)送緩沖器寫一個數(shù)據(jù)以啟動SPI 接口時鐘。由于SPI 系統(tǒng)的發(fā)送方向只有1 個緩沖器, 而在接收方向有2 個緩沖器, 所以在發(fā)送時一定要等到移位過程全部結束后, 才能對SPI 數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作; 而在接收數(shù)據(jù)時, 需要在下一個字節(jié)移位過程結束之前通過訪問SPI 數(shù)據(jù)寄存器讀取當前接收到的數(shù)據(jù), 否則第1 個數(shù)據(jù)丟失。
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本文介紹一般電話線銜接及水晶頭壓接辦法,多指家用電話,大一點的公司都是用集團電話,需求體系設備調試,本文暫不觸及,此外對ISDN用戶,由于ISDN接入電話還需求專門的盒子,現(xiàn)在運用較少且已逐漸篩選,盡管ISDN在傳輸上有數(shù)字化的優(yōu)勢,但對一般話音傳輸來講,根本沒有吸引力,或許在國際話音傳輸上短期內還有點效果。比較較而言,仍是傳統(tǒng)的東西更有生命力。一、一般電話水晶頭銜接方法電話插座多運用非國際標準的RJ11(Registered Jack,注冊插孔)電話水晶頭,有4PIN或6PIN兩種,跟RJ45 8PIN電話水晶頭比較要略小。別的,不要把RJ11接口向RJ45接口中插接,不然可能會損壞RJ45引腳。此外,也有些轉接器運用RJ45 8PIN水晶頭,銜接次序只需同線序即可,詳細引腳能夠反觀插座上的伸出引腳。由于RJ11運用混亂,所以線纜顏色也沒有規(guī)則,有紅白一路,黑黃一路的,也有紅藍一路、綠黃一路的,詳細要根據(jù)接入線纜的不同可能不同,輸入線承認只需分辨出哪兩根可用即可,盡可穿插銜接測試,橫豎即便短路了也不會燒到電信交換機的,那兒有維護。一般電話線就是指電話輸入線,壓接到RJ11 6PIN接頭時,只需銜接到水晶頭中心的兩個引腳上(3腳和4腳)上,不必區(qū)別線序,話機內部線路會主動倒換。聽筒線是銜接電話聽筒和座機之間的銜接線,接頭一般運用RJ11 4PIN水晶頭,線序依照1-4、2-3、3-2、4-1,也就是倒序壓接(水晶頭平擺正面朝向自己,線序倒反即可)。二、 數(shù)字電話銜接方法正本數(shù)字電話的概念是指電話到交換機的傳輸也是選用數(shù)字方法的,而目前的數(shù)字電話前期被偷換概念,跟數(shù)字電視機相同,只需“源”和“接收”不是一起選用數(shù)字編碼的,都只能算是對折字處理。所以目前市道出售的家用數(shù)字電話也都只是母子機之間運用數(shù)字傳輸,所以外線其實仍然選用傳統(tǒng)的模仿話音傳輸。所以,水晶頭的壓接辦法能夠仍然參閱上面一般電話運用兩根電話線。對集團電話,除非接口不同或有特別約好外,只需支撐傳統(tǒng)撥號方法就能夠接到一般的的兩根電話線上,天緣對此觸摸不多,單從技能視點考量,集團電話能夠做成全數(shù)字的,所以可能有些類型不能在家庭運用,對此有了解的網(wǎng)友不妨彌補一下。三、輸入線及聽筒線示例1、輸入線部分典型的電話轉接線,一般是一頭接分線盒一頭接座機(故需求兩個插頭),或是用在分機之間,假如沒有分線盒,能夠剪斷一頭直接銜接到電話輸入線上。2、聽筒部分聽筒線很少需求用戶自己手動去做,話機都會隨機順便,即便壞了,自己也很難找這類螺旋形的銜接線,不像上文一般電話線相同自己制造,仍是直接買一個做好的聽筒線也不貴。急用的話自己能夠在原聽筒線斷開處剪開手動銜接即可,或許替換一頭銜接頭也能夠。四、電話線線序及銜接約好早前電話都是運用脈沖撥號方法,現(xiàn)在簡直都改成DTMF(雙音多頻)或FSK(移頻鍵控)制式了,但仍然歸于模仿?lián)芴柗椒?。不過這些對國內用戶而言不必擔心,市道購買的電話機都是支撐這些撥號方法的。交換機輸出的用戶模塊輸出的一般是4芯線纜,支撐2路一般電話或是一路數(shù)字電話。一般電話輸入線只有兩根線,正常供電為48V直流電壓,在振鈴、摘機等情況下還會發(fā)生變化,詳細參閱文末鏈接。但是在銜接時不必區(qū)別線序,由于電話機內有極性倒換設備。聽筒線四根線序是:揚聲器+、MIC-、MIC+、揚聲器-,別離對應揚聲器和麥克風。
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引言隨著Internet 的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展, 基于以太網(wǎng)的設備控制越來越多。目前市場上大部分以太網(wǎng)控制器采用的封裝均超過80 引腳, 如RTL8019AS、DM9008、CS8900A 等。這些器件不僅結構復雜, 面積龐大, 且系統(tǒng)開銷較大。近來, Microchip推出全球首枚28 引腳獨立以太網(wǎng)控制器ENC28J60, 可為嵌入式系統(tǒng)提供低引腳數(shù)、低成本、精簡的遠程通訊解決方案。設計了以ENC28J60 為核心的以太網(wǎng)接口實現(xiàn)方案, 描述了該系統(tǒng)硬件架構的設計方法。在簡要介紹了以太網(wǎng)控制器ENC28J60 的結構、功能、外圍電路的基礎上, 對ENC28J60Atmega16 的SPI 通訊進行了闡述。此方案不僅成本低, 而且可以實現(xiàn)500Kbps 以上的傳輸速率, 滿足了嵌入式系統(tǒng)的Internet 控制要求。2 ENC28J60 網(wǎng)絡接口體系結構ENC28J60 是帶有行業(yè)標準串行外設接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨立以太網(wǎng)控制器。它符合IEEE 802.3 的全部規(guī)范, 采用了一系列包過濾機制以對傳入數(shù)據(jù)包進行限制。它還提供了一個內部DMA 模塊, 以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP 校驗和計算。與主控制器的通信通過兩個中斷引腳(INT和WOL)和SPI 腳(SO、SI、SCK、CS)實現(xiàn), 數(shù)據(jù)傳輸速率高達10Mb/s.兩個專用的引腳(LEDA、LEDB)用于連接LED, 進行網(wǎng)絡活動狀態(tài)指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應用電路。ENC28J60 由7 個主要功能模塊組成:SPI 接口, 充當主控制器和ENC28J60 之間通信通道; 控制寄存器, 用于控制和監(jiān)視ENC28J60; 雙端口RAM緩沖器, 用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包; 判優(yōu)器, 當DMA、發(fā)送和接收模塊發(fā)出請求時對RAM緩沖器的訪問進行控制; 總線接口, 對通過SPI 接收的數(shù)據(jù)和命令進行解析;MAC 模塊:實現(xiàn)符合IEEE 802.3 標準的MAC 邏輯; PHY 模塊, 對雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進行編碼和譯碼。ENC28J60 還包括其他支持模塊, 諸如振蕩器、片內穩(wěn)壓器、電平變換器(提供可以接受5V 電壓的I/O 引腳)和系統(tǒng)控制邏輯。根據(jù)以上說明, ENC28J60 應用于嵌入式網(wǎng)絡接口是非常合適的, 有廣闊的應用發(fā)展前景。3 ENC28J60 在嵌入式網(wǎng)絡接口的應用3.1 硬件電路設計利用ENC28J60 可以構成不同功能的網(wǎng)絡終端節(jié)點, 如網(wǎng)絡服務器、帶Internet 功能的設備、遠程監(jiān)控(數(shù)據(jù)采集, 診斷)設備等。圖2 所示為基于ENC28J60 的嵌入式網(wǎng)絡接口的硬件電路原理圖。電路中有:2 個LED 狀態(tài)指示燈主要用來顯示網(wǎng)絡連接狀態(tài), 包括PHY 是否沖突、連接是否建立、是否接收數(shù)據(jù)、連接速度、雙工模式等; 必需的偏置電阻R3(2kΩ, 精度為1%);高速局域網(wǎng)電磁隔離模塊(即RJ45 以太網(wǎng)接口), 應用中,ENC28J60 的物理端口與隔離變壓器HR901170A 連接時必須符合IEEE802.3 對物理層規(guī)范的要求, 如RJ45 的插孔與隔離變壓器的間隔應盡量小, 輸出和輸入差分信號對的走線要有很好的隔離。電路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 單片機,它具有先進的RISC(精簡指令集計算機)結構、16 kB 可編程Flash 存儲器、512 B 的EEPROM和1 kB 片內SRAM, 具有豐富的外設接口, 其SPI 接口允許ATmega16 與外設進行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。本設計中ATmega16 SPI 配置為主機模式,ENC28J60 為從設備。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 設置, 根據(jù)ENC28J60 的SPI 讀寫時序, ATmega16 的SPI工作模式應設置為模式0.ATmega16 通過將ENC28J60 的CS引腳置低實現(xiàn)與其的同步。SPI 時鐘由寫入到SPI 發(fā)送緩沖寄存器的數(shù)據(jù)啟動, SPI MOSI(PB5)引腳上的數(shù)據(jù)發(fā)送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制, 置位時數(shù)據(jù)的LSB(最低位)首先發(fā)送, 否則數(shù)據(jù)的MSB(最高位)首先發(fā)送。我們選擇先發(fā)送MSB,同時接收到的數(shù)據(jù)傳送到接收緩沖寄存器, CPU 進行右對齊從接收緩沖器中讀取接收到的數(shù)據(jù)。應該注意, 當需要從ENC28J60 中讀取多個數(shù)據(jù)時, 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數(shù)據(jù), 每讀取一個數(shù)據(jù)前都要向SPI 發(fā)送緩沖器寫一個數(shù)據(jù)以啟動SPI 接口時鐘。由于SPI 系統(tǒng)的發(fā)送方向只有1 個緩沖器, 而在接收方向有2 個緩沖器, 所以在發(fā)送時一定要等到移位過程全部結束后, 才能對SPI 數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作; 而在接收數(shù)據(jù)時, 需要在下一個字節(jié)移位過程結束之前通過訪問SPI 數(shù)據(jù)寄存器讀取當前接收到的數(shù)據(jù), 否則第1 個數(shù)據(jù)丟失。3.2 ENC28J60 軟件初始化在使用ENC28J60 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包前, 必須對器件進行初始化設置。根據(jù)不同的應用, 一些配置選項可能需要更改。初始化設置工作包括接收和發(fā)送緩沖器、接收過濾器、晶振啟動時間、MAC 寄存器、PHY 寄存器。初始化芯片之前先關閉單片機的中斷輸入, 對RESET 引腳給定一個持續(xù)的低電平復位信號, 然后對相應的寄存器進行設置。設置完成所有需要的寄存器后, 判斷以太網(wǎng)狀態(tài)中的時鐘啟動標志位是否置位, 然后開中斷。系統(tǒng)初始化后進入主程序循環(huán), 包括單片機的控制作用和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。對于以太網(wǎng)傳輸部分來說。主要有兩個作用:一是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式進行封裝并發(fā)送; 二是對接收的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包, 供應用程序使用。3.3 ENC28J60 發(fā)送數(shù)據(jù)包在進行數(shù)據(jù)包發(fā)送或接收時, 要先對寫緩沖存儲器(WriteBuffer Memory, WBM)命令掌握。WBM允許主控制器將字節(jié)寫入8KB 發(fā)送和接收緩沖存儲器。如果ECON2 寄存器中的AUTOINC 位置1, 那么在寫完每個字節(jié)的最后一位之后,EWRPT 指針將會自動地遞增指向下一個地址(當前地址加1)。如果寫入地址1FFF 且AUTOINC 置1, 則寫指針加1 指向0000h.將CS 引腳拉為低電平啟動WBM命令。然后將WBM操作碼及隨后的5 位常量1Ah 送入ENC28J60.在發(fā)送WBM命令和常量之后, 由EWRPT 指向的存儲器中的數(shù)據(jù)將移入ENC28J60, 首先移入最高位。在接收到8 個數(shù)據(jù)位后, 如果AUTOINC 置1, 寫指針將自動遞增。主控制器可以繼續(xù)在SCK引腳提供時種信號、在SI 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)同時保持/CS 為低電平, 從而可以連續(xù)寫入存儲器。當AUTOINC 被使能時, 以該方式就可以連續(xù)地向緩沖存儲器寫入字節(jié)而無需多余的SPI命令。拉高CS 引腳電平可結束WBM命令。在WBM操作期間,SO 引腳一直為高阻態(tài), WBM操作時序, 請參見圖3.ENC28J60 內的MAC 在發(fā)送時會自動生成前導符和幀起始定界符。此外, MAC 可根據(jù)配置生成填充(如果需要)和CRC字段。主控制器必須生成所有其他幀字段, 并將它們寫入緩沖存儲器, 以待發(fā)送。此外, ENC28J60 還要求在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包前添加一個包控制字節(jié)。主控制器應:1.正確編程ETXST 指針,使之指向存儲器中未用的單元。它將指向包控制字節(jié), 在本設計方案中, 指針應編程為0120h; 2.使用WBM SPI 命令寫入包控制字節(jié)、目標地址、源MAC 地址、類型/ 長度和數(shù)據(jù)有效負載; 3.正確編程ETXND 指針。它應指向數(shù)據(jù)有效負載的最后一個字節(jié), 在本設計方案中, 指針應編程為0156h; 4.將EIR.TXIF位清零、將EIE.TXIE 位和EIE.INTIE 位置1 允許在發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷(如果需要); 5.將ECON1.TXRTS 位置1 開始發(fā)送。如果在TXRTS 位置1 時正在進行DMA 操作, ENC28J60 會等待DMA 操作完成再發(fā)送。這種等待是必需的, 因為DMA 和發(fā)送引擎共享同一個存儲器訪問端口。同樣如果在TXRTS 已置1后, ECON1 中DMAST 位才置1, DMA 在TXRTS 位清零前不會采取任何動作。如果正在進行發(fā)送, 不應通過SPI 讀取或寫入任何待發(fā)送的字節(jié)。主控制器將TXRTS 位清零可取消發(fā)送。如果數(shù)據(jù)包發(fā)送完成或因錯誤取消而中止發(fā)送, ECON1.TXRTS位會被清零, 一個7 字節(jié)的發(fā)送狀態(tài)向量將被寫入由ETXND +1 指向的單元, EIR.TXIF 會被置1 并產(chǎn)生中斷(如果允許)。要驗證數(shù)據(jù)包是否成功發(fā)送, 應讀取ESTAT.TXABRT 位。如果該位置1, 主控制器在查詢發(fā)送狀態(tài)向量的各個字段外, 還應查詢ESTAT.LATECOL 位, 以確定失敗的原因。下面給出寫數(shù)據(jù)包的源代碼:3.3 ENC28J60 接收數(shù)據(jù)包假設接收緩沖器已完成初始化, MAC 已正確配置而且接收過濾器已配置為接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包, 主控制器應該:1.如果需要在接收到數(shù)據(jù)包時產(chǎn)生一個中斷, 就要將EIE.PKTIE 位和EIE.INTIE位置1; 2. 如果需要在由于緩沖空間不足導致數(shù)據(jù)包丟失時產(chǎn)生一個中斷, 就要將EIR.RXERIF 位清零, 并將EIE.RXERIE位和EIE.INTIE 位置1; 3. 通過將ECON1.RXEN 位置1使能接收。在將RXEN 置1 后, 將不能修改雙工模式和接收緩沖器起始和結束指針。此外, 要阻止不期望接收的數(shù)據(jù)包, 在更改接收過濾器配置寄存器(ERXFCON) 和MAC 地址前建議將RXEN 清零。在使能接收后, 沒有過濾掉的數(shù)據(jù)包將寫入循環(huán)接收緩沖器。任何不符合過濾條件的數(shù)據(jù)包將被丟棄, 但主控制器無法識別一個數(shù)據(jù)包已被丟棄。當接收到一個數(shù)據(jù)包并將其完整寫入緩沖器時, EPKTCNT 寄存器將遞增, EIR.PKTIF 位將置1, 并產(chǎn)生一個中斷(如果允許), 同時硬件寫指針ERXWRPT 自動遞增。