基于W3100A的IP荷重传感器设计

　　工业生产中，传统测控系统已逐渐由集中式向分散式方向发展。分布在现场的传感器和执行机构的智能越来越强，它们之间也越来越表现出对通信的迫切要求。随着Intelnet的迅速发展，TCP/IP协议正逐渐成为一种世界通用的网络通信协议标准。如果让处于现场的传感器实现TCP/IP协议，也就是把网络连接功能嵌入到现场传感器中，使传统的传感器真正成为一个独立的网络结点，数据采集、信息传输等都能直接在Intranet/Internet上以Web方式进行，既统一了标准，又达到了远程控制和操作的目的。基于W3IOOA的嵌入式IP荷重传感器正是为实现这种目的而设计的。

　　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发展起来的具有Internet功能的新型传感器。其实质是在传统传感器的基础上实现TCP/IP网络通信协议接口，将传感器作为网络节点直接与计算机网络通信。它的组成主要有：敏感单元、智能处理单元和TCP/IP通信协议接口。

　　图l为嵌入式IP荷重传感器的结构框图。整个传感器的工作原理如下:传统的传感器将被测荷重信号转换为电信号，先通过A/D转换器转换为数字信号，再经过微处理器的数据处理(滤波、校准)将结果传送给网络;与网络的数据交换由基于TCP/IP协议的网络接口模块完成。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;微处理器实现数据的处理及输出校准;TCP/IP协议实现传感器的网络连接。与传统的传感器相比，基于W3100A的嵌入式IP传感器具有可靠、便宜、扩展性好的优点，而且可以在内部直接对原始数据加工、处理，并通过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点。由于传感器可与Intranet/Internet互连，因而实现了资源共享。

　　2 TCP/lP协议栈的几种实现方案

　　IP传感器实现的关键在于网络化接口的设计，而网络化接口实现的关键在于TCP/IP通信协议的实现。目前，实现的方法有下面两种：

　　①基于软件来实现TCP/IP协议栈。通过将TCP/IP协议栈移植到系统中，然后调用相关的API函数实现网络通信。或者不采用移植的方法，参照标准的TCP/IP协议精简相应的协议层，编写相关的API函数完成简易的TCP/IP通信。但是这种方法需要有操作系统、高性能MCU及大容量存储器的支持。

　　②直接采用TCP/IP协议栈芯片。这种方案的主要优点在于，应用系统的设计不必考虑任何网络协议，只需要解释并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与Internet网络连接，实现数据对网络的传送，且不需要操作系统的支持。本文基于W3IOOA芯片的嵌入式IP荷重传感器就是采用这种方法实现的。