摘 要：介绍了采用嵌入式微机SC－12和USB接口芯片FT245BM 的智能控制终端，它具有3种灵活的数据接口方式：以太网、USB和RS485串行口。通过以太 网连接可以实现灵活的远程数据获取与控制；通过USB串口总线，可以方便地进行现场数据 的存取和设备的调试；而通过RS485总线可以使得一个嵌入式微机SC－12与40个挂接在总线 上的控制模块进行通讯。
关键词：嵌入式微机 FT245BM芯片 RS485总线 并行I／O 通讯协议
0引言
HIRFL—CSR（兰州重离子冷却储存环）是国家级重点实验室。CSR控制系统是保证CSR正常运行的重要环节。该控制系统是由多个子系统分别组成的。在CSR新的控制方案中，允许用户通过TCP／IP协议来访问远程控制设备和获知设备的当前运行情况。为此，设计并采用嵌入式微机控制终端，使其能通过Intran et网络与控制室中的客户机进行远程通讯，同时也可以将接收到的远程控制命令，传送到挂接RS485总线上的多个控制子模块，反之也可以顺利通讯。采用USB控制芯片FT245BM进行串口USB和并行I／O口之间的协议转换，使得工作人员在现场通过运行USB客户程序来对嵌入式微机进行现场数据采集和调试，并有利于从局部到整体调试安装，逐步完成整个大控制系统的构建。
1芯片的选择
（1）控制模块采用的嵌入式微机是德国Beck IPC公司生产的SC－12。如图1所示，它的内核采用固化了DOS系统的80186芯片，其资源如下：
·8018620 MHz16位CPU；
·支持TCP／IP的实时DOS操作系统；
·512KB的用户RAM和512KB的Flash Disk（其中256KB用于操作系统）；
·6×256 byte I／O空间；
·14根程序可编的双向引脚（32脚的双列直插封装）；
·电源功耗350 mA（典型）；
·可扩充2GB的外接硬盘；
·两个标准串行接口（用于初始设置）；
·一个双绞线以太网接口（10／100BaseT 提供FTP，Telnet,HTTP服务连接）；
·两路定时器输出和两路定时器输入；
·掉电保护机制；
·一个编程串口。
（2）FT245BM芯片功能简介
在USB的开发中，要求设计人员对USB的标准、Firmware（固件）编程及驱动程序的编写等有较深入的了解；而基于FT245BM芯片的USB产品开发，能够使研发人员在最短的周期内开发出相应的USB产品。FT245BM芯片功能框图如图2所示，相关资源如下。
·两个FIFO数据缓冲区，128 byte的接收缓冲区和384 byte的发送缓冲区；
·接收和发送数据速度最高可达1M b／s；
·USB收发器提供USB1.1／2.0的全速物理接口到USB总线，支持UHCI／OHCI主控制器；
·串行接口引擎（SIE）主要用于完成USB数据的串／并双向转换；
·USB协议引擎管理来自USB设备控制端口的数据流；
·FIFO控制器处理外部接口和收发缓冲区间的数据转换；
·通过8根数据线D0～D7及读写控制线来完成和单片机的数据交互；
·内置3.3 V的稳压器，6 MHz的振荡器、8倍频的时钟倍频器、USB锁相环和EEPROM接口；
·采用32脚的PQFP封装，体积小巧。
FT245BM的主要功能是进行USB和并行I／O口之间的协议转换。芯片一方面可从主机接收USB数据，并将其转换为并行I／O口的数据流格式发送给外设；另一方面外设可通过并行I／O口将数据转换为USB的数据格式传回主机。中间的转换工作全部由芯片自动完成，开发者无须考虑固件的设计。
2系统结构
如图3所示，该电路为了适应各种不同场合的应用，提供了3种接口：USB、RS 485串行口和10Mb以太网接口。作为局部控制系统中的上位控制总机，它提供了完整的总线控制和远程通讯的功能。
3软件编程
3.1基于TCP／IP协议（流套接字）的Socket编程
控制系统利用Intranet来实现现场设备的远程监控和访问，WinSock通常是被称为“套接字”的通讯对象，它可使不同的应用程序跨网通讯。服务器一般有重复和并发两种，前者用于面向短时间能处理完的请求，由服务器自行处理，主要用于无连接的Socket编程模式，一般面向事务处理，一个请求一个应答就能解决问题。而后者则处理时间不定的请求。在控制系统中，要不定时的监测和控制现场设备，采用面向连接的Socket编程模式完成服务 器（SC－12）与客户机之间的通讯。对于SC－12微机，它提供了通过利用Borland C＋＋5.02开发环境和Beck IPC公司提供的软件调试环境，很方便的进行服务器端的Socket编程。而对于客户端的用户界面，可用Visual C＋＋6.0开发环境，通过WinSock API来编写网络通信的客户端程序。
3.2USB客户应用程序
当FT245BM的USB接口连接到主机后，必须在PC机上安装一个由FTDI公司免费提供的 虚拟串行口VCP（Virtual COM Port）驱动程序。该驱动程序兼容Windows 98／98 SE、Window s 2000／ME／XP等不同版本。用户可以在这虚拟串口上进行应用程序的开发。该虚拟串口可 以象一个标准的物理串口那样被访问，可本质上所有针对虚拟串口的数据通信都是通过USB总线完成的，在设备端则通过并行I／O口完成。
在PC端，应用VC对虚拟串口（通常为COM3）进行应用编程。采用Visual C＋＋6.0环境自带的串口通讯控件Microsoft Communications Control（Version60）进行编程。通讯控 件的工作原理类似于中断方式，当有通讯事件发生时（如发送、接收数据），就会触发OnComm事件。在OnComm事件的处理函数中调用GetCommEvent（）函数，由该函数的返回值即可确定是什么类型的事件，并由此做出相应的处理，在串口通讯程序中只需设置和监视MSComm控件的属性和事件便可。通过串口通讯控件，用户就可以轻松编写自己的应用程序。
4结语
由于采用了嵌入式微机并外扩FT245BM的USB芯片，可以很容易的使得控制系统中的网络节点智能化，并有利于通过用户软件开发升级控制系统和拓宽控制网络；同时FT 245BM的USB芯片，为硬件编程（修改硬件）和USB客户应用程序的开发提供了很大便利。