工业出产中，传统测控体系已逐步由集中式向涣散式方向开展。散布在现场的传感器和履行机构的智能越来越强，它们之间也越来越表现出对通讯的迫切要求。跟着 Intelnet的迅速开展，TCP／IP协议正逐步成为一种国际通用的网络通讯协议规范。假如让处于现场的传感器完结TCP／IP协议，也便是把网络衔接功用嵌入到现场传感器中，使传统的传感器真实成为一个独立的网络结点，数据收集、信息传输等都能直接在Intranet／Internet上以Web办法进行，既一致了规范，又达到了长途操控和操作的意图。依据W3IOOA的嵌入式IP荷重传感器正是为完结这种意图而规划的。
1 IP荷重传感器结构
嵌入式IP荷重传感器是在智能传感器的基础上开展起来的具有Internet功用的新式传感器。其实质是在传统传感器的基础上完结TCP／IP网络通讯协议接口，将传感器作为网络节点直接与计算机网络通讯。它的组成首要有：灵敏单元、智能处理单元和TCP／IP通讯协议接口。
图l为嵌入式IP荷重传感器的结构框图。整个传感器的作业原理如下：传统的传感器将被测荷重信号转化为电信号，先经过A／D转化器转化为数字信号，再经过微处理器的数据处理（滤波、校准）将成果传送给网络；与网络的数据交换由依据TCP／IP协议的网络接口模块完结。嵌入式IP荷重传感器的内部存储器存储传感器的物理特征，如偏移、灵敏度、校准参数等；微处理器完结数据的处理及输出校准；TCP／IP协议完结传感器的网络衔接。与传统的传感器比较，依据 W3100A的嵌入式IP传感器具有牢靠、廉价、扩展性好的长处，并且能够在内部直接对原始数据加工、处理，并经过Intranet／Internet与外界进行数据交换，因而它具有微型化、网络化和智能化的特色。因为传感器可与Intranet／Internet互连，因而完结了资源共享。
2 TCP／lP协议栈的几种完结计划
IP传感器完结的关键在于网络化接口的规划，而网络化接口完结的关键在于TCP／IP通讯协议的完结。现在，完结的办法有下面两种：
①依据软件来完结TCP／IP协议栈。经过将TCP／IP协议栈移植到体系中，然后调用相关的API函数完结网络通讯。或许不选用移植的办法，参照规范的 TCP／IP协议精简相应的协议层，编写相关的API函数完结简易的TCP／IP通讯。可是这种办法需求有操作体系、高性能MCU及大容量存储器的支撑。
②直接选用TCP／IP协议栈芯片。这种计划的首要长处在于，运用体系的规划不用考虑任何网络协议，只需求解说并履行网络芯片传送过来的指令和数据就能够完结与Internet网络衔接，完结数据对网络的传送，且不需求操作体系的支撑。本文依据W3IOOA芯片的嵌入式IP荷重传感器便是选用这种办法完结的。
3 传感器体系硬件规划
3.1 W3100A芯片简介
W3100A是韩国Wiznet公司出产的一种TCP／1P协议栈芯片，其间包含的协议层有TCP（传输操控协议）、IP（网际协议）、UDP（用户数据报协议）、ICMP（因持网操控报文协议）和协议的DLC（数据链路操控），以及MAC协议。该芯片供给2个接口给上层运用层——MCU接口和I2C接口，1个MII（Media Independent Interface）接口给底层物理层。芯片支撑全双工4 M～5 Mb／s的数据通讯；内部带有双口RAM的数据缓冲器，64引脚LQFP封装，内部结构如图2所示。
芯片内部供给512 B的操控寄存器存储空间和16 KB的数据存储缓冲器。其间8 KB传输数据缓冲器供Mcu传输数据用，MCU只能写而不能读；8 KB接纳数据缓冲器供MCU接纳数据用，MCU只能读而不能写。芯片供给寄存器供MCU拜访，详细的寄存器分类如下；操控寄存器（指令、状况及中止）；体系寄存器（网关地址、子网掩码、IP地址等）；用于数据收、发的指针寄存器；通道操作的通道寄存器。各寄存器功用和地址参看文献。
3.2 硬件接口及其数据传输
W3100A供给了并口和串口两种办法完结与MCU的通讯。图3为依据12C的串口衔接办法。其间MCU为传感器中的处理器，以太网物理层设备选用 RTIL8201芯片。W3100A供给MII接口与RTL820l相连，其间引脚RX_CLK、RXDV、RXD［3；O］以及COL用于数据的接纳，而TX_CLK、TXE、TXD［3：O］用于数据的发送。MCU中供给模仿的I2C接口与W3lOOA通讯。I2C是串行通讯总线办法，由数据线SDA 和时钟线SCL合作完结通讯。
TCP衔接分自动衔接（TCP客户机形式）和被迫衔接（TCP服务器形式）。本文首要用到TCP被迫衔接办法，详细进程如图4所示。首要，要完结芯片的 TCP／IP初始化，初始化首要是对必要的寄存器进行相应的设置。这些寄存器包含GAR、SMR、SHAR以及SIPR等。
上述寄存器被设置后经过履行操控寄存器CO_CR的0位Sys_init激活芯片。其次，设置相应通道，如0通道，的协议挑选寄存器C0_SOPR为 0X01，挑选TCP协议。履行通道O操控寄存器CO_CR中的Socket_Init，一起将C0_Tw_PR、C0_TR_PR及CO_TA_PR置成同一值。然后履行C0_CR的Connect和Listen指令位，TCP衔接树立。
TCP数据传送和接纳要在衔接树立后才干进行，经过设置RMSR和TMSR来规则数据缓冲器空间巨细。TCP数据传送进程是经过运用C0_TW_PR、 CO_TA_PR来进行的，它们的初始值相同。然后MCU依据要传送数据的多少添加C0_TW_PR的值。最终，C0_TW_PR、C0_TA_PR两者之差为闲暇数据缓冲器空间巨细，履行传送指令，一起添加C0_TA_PR的值，数据传送结束后它们的值又相同。
4 传感器体系软件规划
IP荷重传感器的作业流程是：首要收集荷重信号，其次将信号进行A／D转化后将成果存储在EEPROM中，并可将信号和处理成果嵌入到存储在EEPROM 中的事前定制好的网页中供客户机经过Internet拜访，一起在本机LCD上显现荷重信号的数据。W31130A的作业办法类似于Windows的 Socket API，因而程序是在Cygnal公司的集成开发环境下，把仪器作为服务器，依据Socket API用C言语编写的。对C8051F021而言，因为是用W3100A来完结TCP协议，其程序简略了许多。
网络装备文件预先存储在EEPR（）M中，关于仪器的本地IP地址设置为一个静态IP地址，假如没有一个静态IP地址也能够选用动态主机装备协议（DHCP）来动态获取一个IP地址。
5 运用实例
红矾钠是一种重要的无机化工原料。在红矾钠的出产中，配料是一个十分重要的工序。因为配料现场的环境恶劣，带毒粉尘多，噪声大，严重影响工人的身体健康 ［…。传统的计算机配料体系因为其传感器远传才能有限，对配料体系的远距离监控往往无能为力，因而，开发具有web功用的IP传感器十分必要。依据IP传感器的红矾钠配料体系组成框图如图6所示。
体系中Web的作业依据C／S模型，传感器由Web浏览器和Web服务器构成，两者之间选用HTTP协议进行通讯，因而在传感器的上层协议应该选用 HTTP协议。一起要完结浏览器与嵌入式Web传感器交互，除了要处理上述TCP／IP通讯协议接口外，在传感器中应供给一个EEPROM存储相应的网页文件。交互时，HTTP经过一致资源定位器URL（Uniforrm Resource Locator）确认传感器应该为浏览器供给哪些资源。为了节约空间，经过一种灵敏的Hllsh算法完结。EEPROM的每一个文件都有一个不同的 Hush值与之相对应，存取时能够很快计算出文件的地址。此外，它能够依据网页中嵌入的特别标志完结动态网页，即显现实时收集的数据并进行操控操作。
