1、 嵌入式光纤收发器远程监控模块设计摘 要：基于 ARM 芯片 LPC2214 与络芯片 RTL8019AS 的串口络转换器，并嵌入实时操作系统 uC/OS，在不改变原有光纤收发器结构的基础上，为其添加络监控接口，从而实现其远程监控。 关键词：IP113F；ARM ；RTL8019AS ；uC/OS；TCP/IP；以太 1 IP113F 芯片简介 IP113F 芯片是 IC Plus 公司生产的一款具有管功能、超低功耗的光纤收发器。内置专为收发器设计的两口交换机内核，支持纯收发器模式，全/半双工模式均可采用相应的流量控制，支持单/多模光纤转换，支持 3.3V I/O，并可通过SMI（MDC,MD
2、IO ）和 IC 内部 MII 接口对两组独立寄存器进行操作，监控或重新设置本地或远端光纤收发器的工作状态。用户可以通过串行管理接口 MDC（管理数据同步时钟输入接口）和 MDI0（双向管理指令接口）来访问 MII 寄存器， MDI0 是信号线，MDC 是时钟线，一个管理单元最多可同时外挂 32 个 IP113F。数据在 MDI0 上是一位位传输的，是发生在 MDC 的上升沿跳变，MDI0 上的数据通信协议如表 1 所示。当 SMI 处于空闲状态时，MDI0 则处于高阻态。管理单元在 MDI0 上发送 32 位连续的“1” 和“01”信号来初始化 MDI0接口。 2 整体功能设计 系统的基本功
3、能是32 台光纤收发器同时通过同一 SMI 口络转换器与远程的上位机进行通信（如图 1 所示）。转换器完成的具体工作是接收光端机发送过来的测试数据，自动识别其长度和来源，将其转化为络数据格式，通过以太发送到上位机，同时接收上位机通过以太发送过来的控制信息，并自动识别其发送的目标，通过 SMI 口发送给相应的光纤收发器。根据实际需要，可以在上位机通过以太配置 SMI 口络转换器的 IP 地址。 3 硬件结构设计 转换器的硬件电路主要选用基于 ARM7 内核的嵌入式处理器 LPC2214 芯片进行整体控制，LPC2214 芯片带有 256KB 的高速 FLASH，并带有 16K 片内 SRAM，为
4、了满足通信过程中的数据缓存和一定的系统运行空间，片外扩展了 512K 字节的 SRAM（IS61LV25616AL）。片外通过 IIC总线扩展了 256 字节的 EEPROM（CAT24WC02）用于保存好已设置的 IP 地址。选用 10M 全双工以太控制器 RTL8019AS 芯片完成络通讯功能，与外界的通讯口选用 UTP RJ-45 接口，HR61101 芯片充当卡变压器。采用通用的 I/O 口 P0.5 和.P0.6 模拟 SIM 口的时序对IP113F 进行数据采集，电路整体设计如图 2。 4 系统软件设计与实现 4.1 引入 RTOS 光纤收发器数据采集的实时性要求比较高，若采用传统的前后台设计方法会显的过于复杂，且实时性不能保证。解决这个问题的最好方法是采用实时操作系统 RTOS。uC/OS-操作系统是一种源代码公开的嵌入式操作系统，具有代码短小精悍，简单易学的特点，对本设计是一个理想的选择。 uC/OS-完全是占先式的实时内核，基于优先级，即总是让就绪态中优先级最高的任务先运行，因此实时性比非占式的内核好。其大部分代码是用 C 语言编写的，可移植性强，可以在大多数 8 位、16 位、32 位以至 64 位微处理器上运行。uC/OS-在LPC2214 上的移植可
