现场智能监控装置是构建控制网络的基础和关键，采用高端嵌入式技术实现以太网现场智能装置的开发是其重要发展趋势。本文提出基于嵌入式工业以太网技术的监控系统，阐述嵌入式工业以太网监控装置硬件与软件的设计过程，包括 32 位微处理器系统的实现、以太网接口单元模块的实现、uCLinux 嵌入式操作系统的分析与移植、uCLinux 下驱动程序的分析与实现、Socket 套接字分析、HTTP 协议分析以及嵌入式 Web 服务器的实现等，并设计了一种以以太网为主体的双环冗余高速工业监控网络体系，其系统结构如图 1 所示。

图 1　双环冗余高速以太网结构

一、嵌入式工业以太网监控系统硬件

嵌入式系统硬件包括微处理器、外围控制电路、只读存储器、可读写存储器和外围设备。本文介绍并分析自主研制的嵌入式以太网监控系统装置：该装置以 S3C4510B 嵌入式微处理器为核心，采用 MAX1422 作为 12 位高速 AD 转换器，连接 RTL8201BL 以太网物理层接口电路，外加 SST39VF160 和 HY57V641620 分别作为 FlashROM 和 SDRAM 单元，构成基本硬件平台。

二、RS-232 串行通信接口

RS-232 串行接口电路用于嵌入式微处理器串行模块与外部串行资源的对等连接，实现 LVTTL 电平与 RS-232 电平之间的转换，本文设计使用一路 RS-232 串口电路。图 2 为 RS-232 串行接口电路：UART0 的数据发送信号 UATXD0 接 MAX3232E 的 T1I，转换成 RS-232C 电平后由 T1O 接到 9 芯插头的 RXD 引脚；9 芯插头的 TXD 信号连接到 MAX3232E 的 R1I，转换成 LVTTL 电平后由 R1O 连接到 UART0 的数据接收引脚 UARXD0。

图 2　RS-232 串行接口电路

三、存储单元设计

存储单元电路由大容量的 FlashROM 和 SDRAM 组成。根据嵌入式系统的工作方式，系统启动时首先使用 Boot Loader 代码将 FlashROM 中的操作系统内核和应用程序拷贝进 SDRAM 并进行存储器的重定位，然后跳转到 SDRAM 对应的地址执行程序。S3C4510B 支持 8 位／16 位／32 位的存储器组，相应地可以构建 8 位／16 位／32 位的 FlashROM 存储器系统；存储器数据总线越宽，系统的性能就越高。但考虑成本和功耗等因素后，设计采用一片 SST39VF160 构成 16 位的 FlashROM 存储器系统，用于存放 700 kB 左右大小的 uClinux 内核和其他应用程序。参照 S3C4510B 的工作特性，设计选用 2 片 HY57V641620 并联构建 32 位的 SDRAM 存储器电路，以充分发挥 32 位 CPU 的数据处理能力，满足嵌入式操作系统及各种复杂应用的要求。

在建立无缝企业信息集成的发展趋势下，32 位嵌入式处理器系统与工业以太网技术相互结合，形成了新的先进控制理念。本文提出的高性能嵌入式工业以太网监控系统设计方案，重点分析并实现了新型嵌入式工业以太网监控装置的硬件架构和嵌入式软件体系。