摘 要：以太網是構建電梯監控系統的理想平臺。本文介紹了一種基于以太網的電梯監控系統，該系統采用TMS320LF2407A作為主控芯片，RTL8019AS作為以太網接口芯片，采用LabVIEW建立監控界面。為電梯監控系統中應用以太網通信技術提供了一種解決方法。

關鍵詞：以太網;電梯;監控;DSP;LabVIEW

一、引言

隨著國民經濟的發展電梯得到廣泛的應用，以及電梯系統的復雜性和安裝分散性對電梯運行維護提出了更高的要求。由于以太網具有較大的帶寬，可以滿足數據傳輸的實時性要求，同時具有通用性強、技術成熟等優點，因此是構建電梯監控系統的一種理想平臺。本文設計了一種基于以太網的電梯監控系統，該系統把計算機控制，網絡等技術結合起來，使我們能夠在控制中心對多臺電梯進行實時監控。

二、電梯控制器結構及以太網接口電路設計

2.1 電梯主控制器結構

電梯控制器原理框圖如圖1所示。電梯控制器以DSP+CPLD為控制核心，包括以太網接口，RS485通信接口，CANBUS及開關量輸入輸出等電路組成。

2.2 RTL8019AS與TMS320LF2407A芯片功能概述

2.2.1 RTL8019AS芯片

RTL8019AS是瑞昱公司生產的一種高度集成的全面支持IEEE802.3標準的以太網控制器，軟件兼容NE2000，同時還支持微軟公司的PnP規范。RTL8019AS主要性能如下：

（1）適應于EthernetII、IEEEE802.3，10Base5，10Base2，10Base-T;

（2）全雙工工作模式，收發可同時達到10Mbps的速率，具有睡眠模式，以降低功耗;

（3）內置16KB的SRAM，用于收發緩沖，以降低對主處理器的速度要求;

（4）可連接同軸電纜和雙絞線，并可自動檢測所連接的介質;

（5）100腳的TQFP封裝，縮小PCB尺寸;

（6）LED指示燈和診斷軟件可用于簡單的故障排除;

（7）訪問協議CSMA/CD。

2.2.2 TMS320LF2407A芯片

TI公司TMS320系列DSP芯片是為了滿足廣泛需要的電動機控制和其他嵌入式控制應用而設計的。TMS320LF2407A采用高性能CMOS技術，使得供電電壓降為3.3V，減小了控制器的功耗，最高頻率40MHz，指令周期為25ns，片內有32k字的FLASH程序存儲器，1.5k字的數據/程序RAM，544字DRAM和2k字的SRAM，時間管理器EVA和EVB包括16位通用定時器，脈寬調制（PWM）通道，CAP和QEP，看門狗定時器，16路10bit的A/D轉換，控制器局域網（CAN）模塊，串行通信（SCI）接口模塊，16位串行外設（SPI）接口模塊，基于鎖相環的時鐘發生器，40個通用輸入/輸出引腳

2.2.3 網絡接口硬件原理框圖

以太網接口芯片RTL8019AS有三種工作模式：（1）跳線模式，I/O地址和中斷都由跳線決定。（2）非跳線模式，I/O地址和中斷都由外接的EEPROM里的內容決定。（3）即插即用模式，I/O地址和中斷都由操作系統管理。

在本設計中，采用第一種工作模式。

（1） I/O地址：將RTL8019AS的第65腳JP拉高，即采用跳線模式。通過配置BD0，BD1，BD2，BD3這四個引腳決定RTL8019AS的基地址為300H。將低5位地址線相連，A15連A9，A10連A8，將RTL8019AS映射到DSP的I/O空間，基地址0x8400-0x841F對應于RTL8019AS的32個地址。

（2） 中斷：RTL8019AS的中斷由IRQS0，IRQS1，IRQS2決定。本系統采用查詢方式判斷網絡芯片是否接收到數據，因此IRQS0-IRQS2三個引腳懸空。

（3） DSP及CPLD采用3.3V供電，而RTL8019AS采用5V供電，因此數據總線之間采用74HCT16245匹配二者之間的電平，但是DSP的輸出電平滿足RTL8019AS的控制線電平，因此可以直接相連。

（4） 總線模式：RTL8019AS的IOCS16B引腳通過一個300歐姆的電阻上拉，使得RTL8019AS工作在16位總線。

三、網絡接口芯片初始化及驅動

3.1 網絡接口芯片初始化過程

RTL8019AS芯片上有32個字節的控制寄存器，通過讀寫這32個寄存器來完成芯片的初始化。另外該芯片含有16kb的SRAM，地址為0x4000——0x7fff，這些RAM只能通過DMA方式來讀寫。

（1）復位，先置RSTDRV高電平，然后置低電平，兩次操作之間的間隔至少100ms以確保復位成功。然后進行熱復位，就是先后讀、寫網卡復位端口。

（2）擇頁面寄存器0，使CR= 0x21。設置數據結構寄存器DCR=0x49，發送狀態寄存器TCR=0x00，接收狀態寄存器RCR=0x1F，接收開始頁面寄存器PSTART=0x46，接收結束頁面寄存器PSTOP=0x80;邊界頁面寄存器BNRY=0x46。

（3）選擇頁面寄存器1，使CR= 0x61。設置RTL8019AS的物理地址寄存器及組播地址寄存器，當前頁面寄存器CURR=PSTART+1;

（4）選擇頁面寄存器0，使CR= 0x21。設置中斷狀態寄存器ISR=0xFF;中斷屏蔽寄存器IMR=0xFF;發送配置寄存器TCR=0x00;

（5）設置CR=0x22，芯片進入工作狀態。

3.2 以太網數據包接收和發送過程

RTL8019AS的16k字節RAM地址范圍為0x4000——0x7FFF，一共有64頁，這64頁RAM是被用來接收和發送數據包的，通過頁起始寄存器PSTART及頁中止寄存器PSTOP來設置接收緩沖區和發送緩沖區。

3.2.1 以太網數據包接收過程

控制接收緩沖區操作的有兩個寄存器：當前指針寄存器CURR和邊界指針寄存器BNRY。CURR是RTL8019AS寫緩沖區的指針，指向此時要寫的頁，BNRY是讀指針，指向用戶已經讀走的頁，因此可以通過CURR指針和BNRY指針的距離確定是否收到新數據包，當CURR和BNRY+1不等時說明收到新數據包。收到的數據包中，在正確的數據包前還有4個字節的附加信息，尾部還有4個字節的CRC校驗碼。數據包前4個字：第一個字節表示接收包的狀態。第二個字節表示下一個數據包的存放頁地址，根據該值更新BNRY寄存器。接下來的兩個字節表示數據的大小。處理數據包時，必須先讀出這4個字節，通過第一個字節判斷數據包接收是否正確，如果是正確接收的數據包，則根據后兩個字節的值修改DMA計數器的值，然后讀出整個數據包，并更新BNRY寄存器，準備下一個數據包的接收。

網卡接收流程圖如下圖：

3.2.2 以太網數據包發送過程

發送數據包比較簡單，將準備好的數據用DMA傳到發送緩沖區，然后設置發送長度和傳輸開始頁面，啟動發送過程即可。

網卡發送流程圖如下圖：

四、監控界面設計

電梯監控界面采用LabVIEW 7 Express編寫。LabVIEW是虛擬儀器領域中最具代表性的圖形化編程開發平臺，主要應用于儀器控制，以及數據采集、分析和顯示等領域，并適用于多種不同的操作系統平臺。LabVIEW采用強大的圖形化語言（G語言）編程，面向測試工程師而非專業程序員，編程非常方便，人機交互界面直觀友好，具有強大的數據可視化分析和儀器控制能力等特點.在LabVIEW開發環境下，用戶可以創建32位的編譯程序，從而為常規的數據采集、測試、測量等任務提供更快的運行速度。

五、結束語

本文采用TMS320LF2407A及RTL8019AS設計了一種基于以太網技術的電梯監控系統，實現了電梯接入以太網的功能。通過以太網監控電梯的運行情況，經過試運行大大提高工作效率，改善工作環境，獲得良好的效果。

本文作者創新點：將以太網技術應用于電梯遠程控制系統，通過實驗室測試達到了預期效果。

參考文獻：

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