摘 要：傳統的遠程監控系統一般采用C/S 模型的方式，針對大型設備，成本高。文章采用SOC 芯片C8051F020 和10M 自適應網絡芯片RTL8019AS 接口的方案，在單片機中嵌入了精簡的TCP/IP 協議棧，構建了基于Web 的單片機遠程監控系統軟、硬件平臺，在此基礎上實現了基于單片機的數據采集和遠程監控，所實現的系統具有成本低廉、操作方便、可靠等優點。

1. 引言

單片機系統以其簡單、高效的特點，在工業控制和日常生活中應用越來越廣泛。目前大多數單片機系統是以51 單片機為核心，與檢測、伺服、顯示設備配合起來實現監控功能。

然而，這些監控系統的數據傳輸多采用RS-232、RS-485 以及各種現場總線，這些方式有些通信速度不夠快，有些距離不夠遠，且各種總線之間難于實現互連和互操作。以太網作為目前應用最為廣泛的局域網，在工業自動化和過程控制領域得到了越來越多的應用。同時，隨著Internet 的普及，現代通信技術的進步，基于TCP/IP 和Client/Server 架構的分布式監控技術也日趨成熟。把嵌入式系統連接到Internet 上，就可以方便、低廉地把信息傳送到世界的任何一個地方。

傳統的遠程監控系統一般采用C/S 模型的方式，主要針對大型的設備進行監控。對于如攝像頭圖象監控p家用儀表p門禁控制系統等小型的設備的監控就需要采用低成本的方案。

鑒于此，在低成本的單片機系統上移植精簡的TCP/IP 協議簇，實現對于小型設備遠程監控是最佳選擇。該系統以Web 方式實現，用戶可以在任何一臺裝有瀏覽器的PC 機上進行遠程監視與控制，具有價格低廉、操作方便、界面友好等優點。傳統的遠程監控系統模型與本系統采用的模型如圖1 和圖2 所示。

圖1 傳統遠程監控系統模型

圖2 單片機監控系統模型

2. 系統硬件設計

本系統以 Cygnal 公司的完全集成的混合信號系統級芯片（SOC）C8051F020 單片機為核心，采用Realtek 公司的10M 自適應以太網控制器RTL8019AS 實現系統的網絡接口部分。

SRAM 部分用于存放大量的數據信息。數據采集部分用于采集系統需要監控的設備的運行情況，由于C8051F020 內部帶有真正12 位100 ksps 的8 通道ADC 帶PGA 和模擬多路開關，還有兩個12 位DAC 可編程更新時序，可以方便的進行模擬信號采集和對外設進行控制。

C8051F020 單片機內置64K FLASH 程序存儲器、4K 內部SRAM，可以嵌入TCP /IP 協議， 從而實現嵌入式Web Sever 的功能。RTL8019AS 集成了介質訪問控制子層（MAC）和物理層的性能，與單片機的接口簡單，可以方便地用來設計基于ISA 總線的系統。另外，它還具有與NE2000 兼容、軟件移植性好以及價格低廉等優點，所以特別適合用于嵌入式系統。

圖3 系統框圖

3.系統軟件設計

3.1 軟件流圖設計

軟件的實現主要是根據數據在網絡中傳輸的方向和數據的流向來實現的。在本設計中數據的流向為：請求信息從局域網中來，通過RJ 45 送到RTL80l9AS，處理后的數據包送入單片機系統的協議棧，由協議棧對數據包進行解析，得到原始請求信息。請求信息再經過單片機系統的處理，產生回復信息。回復信息到局域網的過程與上面正好相反。整個系統的軟件流程如上圖4 所示。

圖4 軟件框圖

3.2 RTL8019 接收與發送數據

1.RTL8019 芯片初始化主要是將網卡設置成正常的模式，跟外部網絡連接。清除所有中斷標志位，讓芯片開始工作。