湖州網(wǎng)絡(luò)接口公司

摘要：為適應(yīng)RFID 讀寫器在不同應(yīng)用系統(tǒng)中的要求，開發(fā)了一種以MSP430F149 單片機(jī)為核心的具有嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口的手持式RFID 讀寫器。文中介紹RFID 讀寫器中單片機(jī)與以太網(wǎng)控制器RTL8139 組成的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計方法，實(shí)現(xiàn)了手持式RFID 讀寫器接入Internet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。RFID 技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于身份識別、防偽應(yīng)用、供應(yīng)鏈應(yīng)用、公共交通管理、物流管理、生產(chǎn)線自動化與過程控制、容器識別等領(lǐng)域。由于手持式RFID讀寫器的存儲器容量有限，保存在讀寫器中的數(shù)據(jù)可以通過USB 等接口傳送到計算機(jī)中進(jìn)行處理，但為更方便快捷地將讀寫器中的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程的計算機(jī)系統(tǒng)中，將便攜設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化是解決上述問題的有效途徑之一。但目前的手持式RIFD 讀寫器并不具備與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)接口。另外，手持式RFID 讀寫器是通過內(nèi)部所裝有的電池進(jìn)行供電，所以降低其工作功耗也是主要問題之一。而MSP430F149 單片機(jī)是一款16 位超低功耗的處理芯片，它將多個不同功能的模擬電路，數(shù)字電路模塊集成于一身，適合應(yīng)用與需要電池供電的便攜式儀器儀表中。因此，文中主要介紹手持式RFID 讀寫器中MSP430F149 單片機(jī)與以太網(wǎng)控制器RTL8139 接口的硬件設(shè)計的方法，以及相應(yīng)的硬件設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計和TCP /IP 協(xié)議棧的處理方法。1 網(wǎng)絡(luò)接口硬件結(jié)構(gòu)。1. 1 網(wǎng)絡(luò)接口手持式RFID 讀寫器是便攜式射頻識別系統(tǒng)的主要設(shè)備，其網(wǎng)絡(luò)接口主要由MSP430 單片機(jī)與以太網(wǎng)控制器RTL8139 塊等組成。其網(wǎng)絡(luò)接口硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。根據(jù)便攜設(shè)備的低功耗要求，MSP430 單片機(jī)采用MSP430F149,具有超低功耗、強(qiáng)大處理能力、豐富片上外圍模塊及多種存儲器形式等功能，其中有2 個具有中斷功能的8 位并行端口P1與P2和4 個8 位的通用并行端口P3、P4、P5與P6,可以滿足和以太網(wǎng)控制器的接口，而且能夠?qū)崿F(xiàn)RFID 讀寫器的其他接口功能。隔離變壓器選用PM34 - 1006M10 /100 /1000M 變壓器。采用RTL8139 以太網(wǎng)控制器作為網(wǎng)絡(luò)接口。由于RTL8139 是PCI 總線接口，不能直接與8 位的MCU 接口，需要一個PCI 接口進(jìn)行轉(zhuǎn)接。單片機(jī)在進(jìn)行外部存儲器操作時采用的信號有P0口、P2口、ALE以及RD 和WR 信號。其中，P0口為地址（ 低8 位） /數(shù)據(jù)復(fù)用，P2口為高8 位地址信號； ALE 為地址鎖存信號，為高電平時將P0口的值鎖存到低8 位數(shù)據(jù)線上； RD 和WR 為讀寫有效信號，低電平有效。因此，PCI 接口實(shí)際上是起到一個從單片機(jī)讀寫時序到32位PCI 讀寫時序轉(zhuǎn)換的作用。1. 2 RTL8139 的結(jié)構(gòu)及編程接口RTL8139 是臺灣Realtek 公司生產(chǎn)的一種高度集成的全面支持IEEE802. 3 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制器芯片，支持微軟的PnP 規(guī)范。利用雙絞線可以和全雙工網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連接，能夠同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。支持UTP（ Unshielded Twisted Paired） ,AUI（ Attachment UnitInterface） 自動偵測。支持IO 地址全解碼模式。其主要特性如下：（1）符合Ethernet Ⅱ 和IEEE802. 3 （ 10Base5,10Base2,10BaseT） 標(biāo)準(zhǔn)。（2）支持跳線和免跳線兩種工作方式。（3）全雙工，收發(fā)可同時達(dá)到100 Mbit·s - 1 的速率。（4）支持32 位數(shù)據(jù)PCI 總線。（5）允許3 個診斷LED 可編程輸出。（6）128 腳LQFP 封裝，縮小了PCB 尺寸。PCI 總線信號有3. 3 V 標(biāo)準(zhǔn)和5 V 標(biāo)準(zhǔn)，信號線眾多，但并不是所有的PCI 設(shè)備都使用全部的PCI 接口信號，實(shí)際只使用需要的即可。RTL8139AS 以太網(wǎng)控制器遵循3 V 標(biāo)準(zhǔn)，并且只使用了PCI 總線信號中的以下部分： AD[31: 0]為數(shù)據(jù)信號復(fù)用總線。FRAME 為幀周期信號，由當(dāng)前主設(shè)備驅(qū)動，表示一次訪問的開始和持續(xù)時間。IRDY 為主設(shè)備準(zhǔn)備好信號。TRDY 為從設(shè)備準(zhǔn)備好信號。C /BE 為總線命令和字節(jié)使能復(fù)用信號。地址期是總線命令，數(shù)據(jù)期是字節(jié)使能。IDSEL 為初始化設(shè)備選擇信號。在參數(shù)配置讀寫傳輸期間，用作片選。對于只有一個PCI 設(shè)備的情況，它可以總接高電平。RST 為復(fù)位信號。CLK 為系統(tǒng)時鐘信號，頻率范圍DC ~ 33 MHz.以上信號都在CLK 的上升沿有效。INTA 為中斷請求信號，RTL8139數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后可以用來向主控制器發(fā)出中斷DEVSEL 為設(shè)備選擇信號，表明驅(qū)動它的設(shè)備已成當(dāng)前訪問的設(shè)備，由于系統(tǒng)中，RTL8139 是單一的PCI 設(shè)備，因此該信號可以不用。2 網(wǎng)絡(luò)接口軟件結(jié)構(gòu)RFID 讀寫器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口軟件主要包括硬件設(shè)備驅(qū)動程序、TCP /IP 協(xié)議棧、應(yīng)用協(xié)議和其他用戶應(yīng)用程序。網(wǎng)絡(luò)接口軟件的流程如圖3 所示。其中應(yīng)用協(xié)議和其他用戶應(yīng)用程序?qū)⒃诙伍_發(fā)時根據(jù)RFID 讀寫器的具體功能要求進(jìn)行設(shè)計，這里主要介紹硬件設(shè)備驅(qū)動程序、TCP /IP 協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)方法。2. 1 硬件設(shè)備驅(qū)動程序硬件設(shè)備驅(qū)動是將PCI 接口當(dāng)作單片機(jī)的外部存儲器看待，單片機(jī)以讀寫外部存儲器的時序?qū)CI 接口進(jìn)行讀寫，再由PCI 接口將這種讀寫操作時序轉(zhuǎn)換成PCI 時序?qū)σ蕴W(wǎng)控制器進(jìn)行操作。主要包括3 個部分，網(wǎng)絡(luò)初始化，發(fā)送控制和接收控制。主要完成對CR,TCR,RCR IMR ISR,RBSTART,MAR 等寄存器操作。發(fā)送控制過程在網(wǎng)絡(luò)中，幀傳輸?shù)倪^程是發(fā)送方將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按幀格式要求封裝成幀，然后同過網(wǎng)卡發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的傳輸線上。發(fā)送程序框圖如圖4所示。接收控制過程分成2 步，第1 步是根據(jù)哈稀算法判斷數(shù)據(jù)包是否是本地的數(shù)據(jù)包，如果是則接收放入FIFO,如果FIFO 里的數(shù)據(jù)包達(dá)到了RCR 寄存器預(yù)先設(shè)定閾值，把數(shù)據(jù)報放入RX_BUFF.第2 步主機(jī)程序?qū)X_BUFF 里的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存進(jìn)行處理。2. 2 TCP /IP 協(xié)議棧TCP /IP 實(shí)質(zhì)上是一系列協(xié)議的總稱，是實(shí)現(xiàn)Internet通訊必不可少的部分，包括十幾個協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在這里要實(shí)現(xiàn)的是通過網(wǎng)絡(luò)讀取居民用表的讀數(shù)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少且對實(shí)時性要求不高，不需要全部的協(xié)議，只要實(shí)現(xiàn)幾個必備的即可，權(quán)衡之下，求在最小代碼、最小資源需求和功能實(shí)現(xiàn)間取得一個平衡： 只實(shí)現(xiàn)了ICMP、TCP、IP、ARP 4 個協(xié)議，組成一個小型化的TCP /IP 協(xié)議。因?yàn)槿魏我粋€以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時都必須要知道對方的物理地址，這能過ARP 協(xié)議獲得，所以要實(shí)現(xiàn)ARP 協(xié)議。而IP 協(xié)議是TCP, ICMP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸格式； TCP 協(xié)議提供可靠的，可重組服務(wù)； 而ICMP 協(xié)議是調(diào)試時所不可缺少的。另外，在實(shí)現(xiàn)重發(fā)功能時，大多的做法是應(yīng)用層不參與，當(dāng)需要重發(fā)時，由TCP /IP 協(xié)議把存儲在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)再發(fā)送一次即可，但在以單片機(jī)為主處理器的情況下，因?yàn)閱纹瑱C(jī)自身的資源有限，為了減少RAM 的使用，可以在需要重發(fā)時再由應(yīng)用層產(chǎn)生這一幀數(shù)據(jù)即可，這無需太多的時間。這樣也不必每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)都要存在緩沖區(qū)中以備重發(fā)時使用，進(jìn)一步節(jié)省了RAM。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析將手持式RFID 讀寫器通過網(wǎng)線連入局域網(wǎng)交換機(jī)，預(yù)先將讀寫器的IP 地址設(shè)置為192. 168. 1. 37,啟動讀寫器、交換機(jī)及電腦，在電腦的命令終端輸入ping192. 168. 1. 37 命令在電腦中打開RFID 綜合管理系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)用RFID 卡放入手持式RFID 讀寫器后，綜合管理系統(tǒng)讀到信息手持式RFID 讀寫器將讀到的實(shí)驗(yàn)卡信息，通過局域網(wǎng)交換機(jī)成功地傳輸?shù)诫娔X的綜合管理系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)接口的功能。4 結(jié)束語設(shè)計的手持式RFID 讀寫器網(wǎng)絡(luò)接口硬件采用MSP430F149 作為控制芯片，選用PM34 - 1 006M10 /100 /1 000M 變壓器作為隔離變壓器，以及全面支持IEEE802. 3 標(biāo)準(zhǔn)高度集成的RTL8139 作為以太網(wǎng)控制器芯片，整個系統(tǒng)具有超低功耗等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了RFID 讀寫器的網(wǎng)絡(luò)化功能，為提高產(chǎn)品的競爭力創(chuàng)造了條件。同時，網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動程序及TCP /IP C 語言進(jìn)行開發(fā)，具有較好的可讀性和移植性，可以提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期。

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關(guān)于網(wǎng)線的基本知識掃盲，本文教您認(rèn)識網(wǎng)線、網(wǎng)線的種類，網(wǎng)線的接法，水晶頭的快速制作，以及一些與網(wǎng)線有關(guān)的常見問題。一、網(wǎng)線的種類。我們常見的網(wǎng)線有雙絞線、同軸電纜、光纜(光纖)等。接頭通常我們通常叫做水晶頭，接口為RJ45接口，它又有STP和UTP兩種，我們常用的是UTP。首先說到雙絞線，就是我們平常使用的那種一塊錢一米的普通網(wǎng)線，通常雙絞線都是8根線，為了減少信號衰減、以及讓傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)一些，所以每2根絞在一起，組成了4對，即為雙絞線。這種普通網(wǎng)線的理論最遠(yuǎn)的傳輸距離是100-150米。網(wǎng)線的芯的粗細(xì)、含銅量，決定了網(wǎng)線的傳輸距離，一般來講，越粗、含銅越高，質(zhì)量越好。其次雙絞線又分為STP和UTP，STP即“屏蔽雙絞線|，其中有金屬隔膜，可減少信號干擾，但價格較貴，一般幾塊錢一米甚至十幾塊。而UTP呢就是“非屏蔽雙絞線”，也就是沒有這層隔離膜，所以質(zhì)量遠(yuǎn)不如STP，這種線一般也就一塊錢一米。除了雙絞線外，還有更好的同軸電纜，以及目前我們最喜歡的光纖了。同軸電纜，是由一層層的絕緣線包裹著中央銅導(dǎo)體的電纜線。它的特點(diǎn)是抗干擾能力好，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，價格也便宜，同樣被廣泛使用，如閉路電視線等。同軸細(xì)電纜線一般市場售價幾元一米，不算太貴。同軸電纜用來和BNC頭相連，市場上賣的同軸電纜線一般都是已和BNC頭連接好了的成品，大家可直接選用。光纜，也就是光纖，補(bǔ)充下，很多人念”光千“，正確的是念”光鮮“，我以前也經(jīng)常犯這個錯誤。光纖也就不用我多說了，是目前最理想的傳輸線纜。二、網(wǎng)線的線序現(xiàn)在流傳最廣的，就是100M網(wǎng)線頭的卡法。將網(wǎng)線頭有卡的那一面朝下，有銅片的那一端朝外，從左面開始數(shù)起，分為12345678。橙白、橙、藍(lán)白、綠、綠白、藍(lán)、棕白、棕。這是百兆的標(biāo)準(zhǔn)線序。三、網(wǎng)線是8根全有用嗎?不是。網(wǎng)絡(luò)的傳輸只會用到其中的4根。按著上面說的順序，1、2、3、6，網(wǎng)絡(luò)傳輸只使用這4根。也就是說，我們只使用其中的4條線，同樣可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的目的。四、我把網(wǎng)線中的4根用來聯(lián)網(wǎng)，剩下的4根當(dāng)電話線用，可以不?當(dāng)然可以。在裝修的時候，建議您先布網(wǎng)線，這樣您可以選擇的余地就大了很多。五、網(wǎng)線可以接頭不?可以。但是不建議。因?yàn)檫@樣會加強(qiáng)一些信號的衰減，會影響傳輸距離。有兩種接頭方法，一種是可以拔插的連接器，如下圖。另一種就是直接像接電線那樣擰在一起即可，不過要注意順序，不能亂接，而且穩(wěn)定性也不高。六、在戶外和室內(nèi)用的網(wǎng)線上有說法嗎?有的，戶外布線，建議您使用戶外網(wǎng)線，戶外網(wǎng)線在外皮上會有些不同，有的戶外網(wǎng)線，里面還會多一根線，叫做拉筋，用來保持網(wǎng)線遇到強(qiáng)烈的外力的時候，里面的線不會斷。七、終極教程：水晶頭的做法。做水晶頭，首先得有一把壓線鉗，最前端是剝線口，它用來剝開雙絞線外殼。中間是壓制RJ-45頭工具槽，這里可將RJ-45頭與雙絞線合成。離手柄是鋒利的切線刀，此處可以用來切斷雙絞線。網(wǎng)線的做法有兩種標(biāo)準(zhǔn)，568A和568B，文章開頭圖片展示的是568B的線序。標(biāo)準(zhǔn)568A：綠白-1，綠-2，橙白-3，藍(lán)-4，藍(lán)白-5，橙-6，棕白-7，棕-8。標(biāo)準(zhǔn)568B：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍(lán)-4，藍(lán)白-5，綠-6，棕白-7，棕-8。在整個網(wǎng)絡(luò)布線中應(yīng)用一種布線方式，但兩端都有RJ45端頭的網(wǎng)絡(luò)連線無論是采用端接方式A，還是端接方式B，在網(wǎng)絡(luò)中都是通用的。實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)都使用T568B的標(biāo)準(zhǔn)，通常認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)對電磁干擾的屏蔽更好。如果是計算機(jī)與交換機(jī)或HUB相連，則兩頭都做568a，或兩頭都做568b。如果是兩臺計算機(jī)互連或ADSL MODEM與HUB連接，則需要一頭做568a，另一頭做568b，也就是常說的1和3，2和6互換了。另外，計算機(jī)通訊只使用1，3，2，6這四根線(也就是橙白、橙、綠白、綠，分別對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)568A及標(biāo)準(zhǔn)568B線序即可)，因此，可以用其他4根作電話線，以節(jié)約布線成本。

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不知道你有沒有感覺過，明明電腦沒有問題，可偏偏打游戲的時候就卡的要命，用360整體查殺了一遍電腦，也沒有病毒，電腦買的時間不長，按道理性能應(yīng)該完全夠用。到底問題出在哪里了呢？其實(shí)，你應(yīng)該好好的檢查一下你的路由器！在開始的時候，我一定要給大家普及一個路由器使用誤區(qū)，很多人會覺得路由器是工具型的產(chǎn)品，只要路由器不壞，能上網(wǎng)，就沒有必要對它進(jìn)行換新服務(wù)。其實(shí)這個思路是完全不對的。要理解為什么路由器要更換，首先還是要從WiFi的理論說起，1999年Wi-Fi Alliance正式成立，2002年才正式更名為Wi-Fi聯(lián)盟，在當(dāng)年大家使用model撥號貓上網(wǎng)，相信大家每家電話費(fèi)都非常感人。后來有了路由器和交換機(jī)，大家開始使用有線上網(wǎng)。再到后面才是真正的無線路由器開啟的網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式。1999年的第一代WiFi 802.11b 到2019年的WiFi 6 802.11.ax，在過去的20年時間，WiFi速度提升了整整650倍！同時路由器也在各個不同時期擔(dān)任著不同的角色，如果到今天你的無線路由器還是極路由1 54Mbps網(wǎng)速的話，那難怪你的電腦卡的不行！你試想一下！交著最貴的寬帶費(fèi)一個月好幾百塊錢，用著卻是最早期的路由器（自己還完全不知情），還天天叫囂著網(wǎng)絡(luò)卡頓，想一想你是不是做了冤大頭？看我口型：路由器真的要換！尤其是到現(xiàn)在還沒有使用WiFi 6的路由器！WiFi 5躍進(jìn)到WiFi 6可不只是網(wǎng)速提升那么簡單，我拿我自己的親身經(jīng)歷跟大家分享。以前家里裝修的時候，并沒有為家中預(yù)留網(wǎng)關(guān)，但隨著家中的互聯(lián)設(shè)備越來越多，家中冰箱、洗衣機(jī)、智能電燈、空調(diào)都具備聯(lián)網(wǎng)功能，這其中很大一部分的設(shè)備只能連接2.4GHz頻段。你可以很輕松的將2.4GHz頻段和5GHz頻段做拆分。

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一些朋友會問，關(guān)于六類網(wǎng)線可以運(yùn)行1000M，想購買1000M交換機(jī)作為主網(wǎng)，在一棟樓里，不超過100M，用六類網(wǎng)線設(shè)計的通用數(shù)據(jù)是500M的意思，還沒有明白它的意思嗎？上面提到的1000米和500米指的是帶寬，M是兆位，而不是米。6條線是千兆位網(wǎng)絡(luò)的配置。6類網(wǎng)線、6類網(wǎng)線能跑1000米嗎？1000M網(wǎng)絡(luò)，要求物理頻率100MHz超五類0.5線徑 OFC無氧銅線，最大頻率155MHz六類0.57線徑 OFC無氧銅線，最大頻率250MHz看起來超五類和六類跑千兆似乎沒什么區(qū)別。所以說六類網(wǎng)線跑千兆是可以的。1000M交換機(jī)全稱為1000Mbps網(wǎng)絡(luò)，指的是傳輸速率，并非指帶寬，帶寬單位為MHz.CAT6的標(biāo)準(zhǔn)帶寬為250MHz，四對雙向傳輸輕松達(dá)到1000Mbps.此類是為千兆網(wǎng)量身定作的。使用CAT5E也是沒有錯的。但是，一定要選擇像Enri-Link Enrique Intelligence這樣的大品牌，以確保它真正滿足千兆網(wǎng)絡(luò)的要求，因?yàn)樵贑AT 5E方面，這需要高水平的制造要求。

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普普通通的一款網(wǎng)絡(luò)綜合布線產(chǎn)品會給布線大神們帶來方便，在布線過程中最撓人的莫過于網(wǎng)絡(luò)跳線不夠長，你接也不是，不接也浪費(fèi)。這時候就需要網(wǎng)絡(luò)綜合布線產(chǎn)品中的網(wǎng)絡(luò)直通頭來緩解了。網(wǎng)絡(luò)直通頭的出現(xiàn)解決了一部分人對于網(wǎng)線不夠長，方便了一部分不想拆分網(wǎng)線的，即插即用的特點(diǎn)帶來了極大的便捷！此款網(wǎng)絡(luò)直通頭雖然不能達(dá)到最高的傳輸效果，但是也能達(dá)到國際電工協(xié)會IEC 60603-7-51標(biāo)準(zhǔn)。這款網(wǎng)絡(luò)直通頭外殼采用的是環(huán)保PC新料創(chuàng)新注塑而成，安全可靠。PCB板的采用也是加厚型，能夠更加堅固耐用。此款直通模塊的具體細(xì)節(jié)分解：1.PC主體；2.PCB線路板；3.針芯整體；4.RJ45接口；5.卡扣網(wǎng)絡(luò)直通頭一般采用的是8P8C設(shè)計方式，滿足通用RJ45接口。這種大眾型網(wǎng)絡(luò)直通頭在類別也是有超五類、六類、超六類之分，每一類別都是可以達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。能夠讓鏈接的兩頭跳線穩(wěn)定傳輸。要說此網(wǎng)絡(luò)直通頭是否有缺點(diǎn)，是否能夠真正做到穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)，小編認(rèn)為不一定的，這種是屬于非屏蔽直通頭，很容易受到外界的干擾，不能完全的確保穩(wěn)定的傳輸數(shù)據(jù)，容易掉包，丟包等現(xiàn)象。