数据采集中SPI与TCP/IP协议的转换方法与实现

摘要

数据采集系统是工业测控系统的重要组成部分，而数据采集系统中，数据传输是一个非常重要的环节，其性能会直接影响到数据采集系统乃至整个测控系统的整体性能。在一些数据采集系统中，有很多数据采集点和控制单元，各个数据采集点的采样的参数和传输要求有所不同，虽然用传统的串行通信可以实现各个数据采集点到上位机的数据传输，但不方便统一显示和处理数据；同时，各数据采集点的位置可能会比较分散，传输距离也随之增长。以太网传输具有通信速度高、传输距离远、控制灵活性强等优点，把数据采集系统和以太网传输技术相结合，使数据采集系统采用以太网进行数据传输，满足了数据采集技术发展的需要，也符合当今工业测控系统的发展潮流。
　　 本文对数据采集系统中的以太网传输，以协议转换为核心思想，做了如下几点工作：首先，比较了当前常用的数据采集系统以太网接入方案，选择了采用协议转换器的方法；然后选择自带MAC模块的PIC18F97J60单片机作为主芯片，设计和制作了协议转换器硬件电路，使其符合SPI硬件规范和以太网传输标准；在协议转换器上，本文以Microchip TCP/IP协议栈为基础设计了通信程序，并在TCP/IP协议栈的应用层协议中，加入了对上位机控制命令的解析功能，使其可以通过SPI口对采集前端进行采集过程控制。最后，设计了PC机的数据接收程序，和协议转换器连接并进行了数据传输测试。
　　 测试结果经分析，证明了系统的可以解决数据采集系统中SPI与TCP通信协议的转换问题，为网络化数据采集系统提供了一种可行的传输方案。