摘 要：介紹了采用嵌入式微機SC－12和USB接口芯片FT245BM 的智能控制終端，它具有3種靈活的數據接口方式：以太網、USB和RS485串行口。通過以太 網連接可以實現靈活的遠程數據獲取與控制；通過USB串口總線，可以方便地進行現場數據 的存取和設備的調試；而通過RS485總線可以使得一個嵌入式微機SC－12與40個掛接在總線 上的控制模塊進行通訊。
關鍵詞：嵌入式微機 FT245BM芯片 RS485總線 并行I／O 通訊協議
0引言
HIRFL—CSR（蘭州重離子冷卻儲存環）是國家級重點實驗室。CSR控制系統是保證CSR正常運行的重要環節。該控制系統是由多個子系統分別組成的。在CSR新的控制方案中，允許用戶通過TCP／IP協議來訪問遠程控制設備和獲知設備的當前運行情況。為此，設計并采用嵌入式微機控制終端，使其能通過Intran et網絡與控制室中的客戶機進行遠程通訊，同時也可以將接收到的遠程控制命令，傳送到掛接RS485總線上的多個控制子模塊，反之也可以順利通訊。采用USB控制芯片FT245BM進行串口USB和并行I／O口之間的協議轉換，使得工作人員在現場通過運行USB客戶程序來對嵌入式微機進行現場數據采集和調試，并有利于從局部到整體調試安裝，逐步完成整個大控制系統的構建。
1芯片的選擇
（1）控制模塊采用的嵌入式微機是德國Beck IPC公司生產的SC－12。如圖1所示，它的內核采用固化了DOS系統的80186芯片，其資源如下：
·8018620 MHz16位CPU；
·支持TCP／IP的實時DOS操作系統；
·512KB的用戶RAM和512KB的Flash Disk（其中256KB用于操作系統）；
·6×256 byte I／O空間；
·14根程序可編的雙向引腳（32腳的雙列直插封裝）；
·電源功耗350 mA（典型）；
·可擴充2GB的外接硬盤；
·兩個標準串行接口（用于初始設置）；
·一個雙絞線以太網接口（10／100BaseT 提供FTP，Telnet,HTTP服務連接）；
·兩路定時器輸出和兩路定時器輸入；
·掉電保護機制；
·一個編程串口。
（2）FT245BM芯片功能簡介
在USB的開發中，要求設計人員對USB的標準、Firmware（固件）編程及驅動程序的編寫等有較深入的了解；而基于FT245BM芯片的 USB產品開發，能夠使研發人員在最短的周期內開發出相應的USB產品。FT245BM芯片功能框圖如圖2所示，相關資源如下。
·兩個FIFO數據緩沖區，128 byte的接收緩沖區和384 byte的發送緩沖區；
·接收和發送數據速度最高可達1M b／s；
·USB收發器提供USB1.1／2.0的全速物理接口到USB總線，支持UHCI／OHCI主控制器；
·串行接口引擎（SIE）主要用于完成USB數據的串／并雙向轉換；
·USB協議引擎管理來自USB設備控制端口的數據流；
·FIFO控制器處理外部接口和收發緩沖區間的數據轉換；
·通過8根數據線D0～D7及讀寫控制線來完成和單片機的數據交互；
·內置3.3 V的穩壓器，6 MHz的振蕩器、8倍頻的時鐘倍頻器、USB鎖相環和EEPROM接口；
·采用32腳的PQFP封裝，體積小巧。
FT245BM的主要功能是進行USB和并行I／O口之間的協議轉換。芯片一方面可從主機接收USB數據，并將其轉換為并行I／O口的數據流格式發送給外設；另一方面外設可通過并行I／O口將數據轉換為USB的數據格式傳回主機。中間的轉換工作全部由芯片自動完成，開發者無須考慮固件的設計。
2系統結構
如圖3所示，該電路為了適應各種不同場合的應用，提供了3種接口：USB、RS 485串行口和10Mb以太網接口。作為局部控制系統中的上位控制總機，它提供了完整的總線控制和遠程通訊的功能。
3軟件編程
3.1基于TCP／IP協議（流套接字）的Socket編程
控制系統利用Intranet來實現現場設備的遠程監控和訪問，WinSock通常是被稱為“套接字”的通訊對象，它可使不同的應用程序跨網通訊。服務器一般有重復和并發兩種，前者用于面向短時間能處理完的請求，由服務器自行處理，主要用于無連接的Socket編程模式，一般面向事務處理，一個請求一個應答就能解決問題。而后者則處理時間不定的請求。在控制系統中，要不定時的監測和控制現場設備，采用面向連接的Socket編程模式完成服務 器（SC－12）與客戶機之間的通訊。對于SC－12微機，它提供了通過利用Borland C＋＋5.02開發環境和Beck IPC公司提供的軟件調試環境，很方便的進行服務器端的Socket編程。而對于客戶端的用戶界面，可用Visual C＋＋6.0開發環境，通過WinSock API來編寫網絡通信的客戶端程序。
3.2USB客戶應用程序
當FT245BM的USB接口連接到主機后，必須在PC機上安裝一個由FTDI公司免費提供的 虛擬串行口 VCP（Virtual COM Port）驅動程序。該驅動程序兼容Windows 98／98 SE、Window s 2000／ME／XP等不同版本。用戶可以在這虛擬串口上進行應用程序的開發。該虛擬串口可 以象一個標準的物理串口那樣被訪問，可本質上所有針對虛擬串口的數據通信都是通過USB 總線完成的，在設備端則通過并行I／O口完成。
在PC端，應用VC對虛擬串口（通常為COM3）進行應用編程。采用Visual C＋＋6.0環境自帶的串口通訊控件 Microsoft Communications Control（Version60）進行編程。通訊控 件的工作原理類似于中斷方式，當有通訊事件發生時（如發送、接收數據），就會觸發OnComm事件。在OnComm事件的處理函數中調用GetCommEvent（）函數，由該函數的返回值即可確定是什么類型的事件，并由此做出相應的處理，在串口通訊程序中只需設置和監視MSComm控件的屬性和事件便可。通過串口通訊控件，用戶就可以輕松編寫自己的應用程序。
4結語
由于采用了嵌入式微機并外擴FT245BM的USB芯片，可以很容易的使得控制系統中的網絡節點智能化，并有利于通過用戶軟件開發升級控制系統和拓寬控制網絡；同時FT 245BM的USB芯片，為硬件編程（修改硬件）和USB客戶應用程序的開發提供了很大便利。