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摘要：IP2022是一款高速网络微处理器，可以方便地实现以太网通讯，本文介绍了IP2022系列的整体结构和功能，及其在以太网数据传输，高速数据采集，编解码方面的优点和特性。并举例说明了此型号处理器在射频设备系统中的应用和注意事项，可供工程研发人员参考。
关键词：UBICOM；IP2022；RFID；读写器；高速；解码；TCP/IP
中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)05-11238-02
1 IP2022芯片简介
1.1 引言
美国Ubicom公司生产的IP2022网络处理器，只使用一个芯片，结合了对物理层通讯、Internet协议堆栈、特殊设备应用及驱动这些设备的软件模块等功能，而且可以通过Internet重新配置参数。可以使用内嵌软件模块进行重新编程，并使用配置工具软件生成用户自己的单片解决方案，来实现设备与设备之间、人机之间高质量的通讯。高速通讯接口是由片内硬件串化器和解串器（Serializer/Deserializer）单元组建起来的，这两个全双工模块使IP2022可以实现多样的通讯桥接应用。每个串化解串单元可以支持10Base－T以太网（新款已经可以支持100Base－T）、USB、 GPSI、 SPI、和 UART。芯片的处理频率可达120MHz，而且大多数指令均使用一个指令周期完成，可以支持高速网络连接应用的吞吐量需要。基于Flash的可编程存储器支持在线系统编程（ISP）和运行期间重编程。IP2022提供了很多外围设备、通信、控制的软件包ipModule? software，可以灵活取代多数应用系统的硬件结构。采用这种方法，IP2022可以进行迅速、廉价产品设计，而且在需要时，可以方便快速更改设计，来迎合市场动态变化和工业标准的各种要求。
IP2022主要性能列表
1.2 功能结构
图1 IP2022功能结构框图
1.3 引脚结构
图2 IP2022引脚分配图
2 配置功能
IP2022提供了控制的软件包ipModule? software,其中提供了大量可以直接调用的API函数接口，参考Ubicom提供的例程，用户可以很方便地实现IP2022应用程序的开发。
同时，IP2022通过软件配置，可以灵活取代多数应用系统的硬件结构。Ubicom提供了配置工具ConfigTool 来方便用户开发。
使用此工具可以方便地对所需功能模块进行增加、删除，并可以配置其响应参数。配置完成保存后，当再次编译时，集成开发环境会将检测Config的变动，自动进行所选SDK程序更新，重新生成应用程序。
图3 IP2022的配置工具ConfigTool
3 应用系统实现
举例来说，我们要实现一款读取900Mhz ID卡的考勤门禁系统，要求带有1个10M以太网接口，同时使用中断处理程序将射频单元解调出来的信号高速解析成ID卡号，使用IIC总线与存储器24C1024和实时时钟DS1307通讯，保存考勤门禁记录，实时或在特定时间通过以太网端口将数据上传至考勤系统后台数据库保存处理。
3.1 系统结构
图4 控制单元结构框图
3.2 创建工程
使用集成环境IDE提供的SDK包，选择使用“Serial_gw SDK”来建立工程（用户也可以直接建立自己的工程），在此工程里，IDE实现的是一种以太网接口和串行接口桥接的方案，以太网的数据和串口数据是互相转发的，用户可以在此基础上进行修改，增加自己的应用通讯协议，完成考勤机网络接口和串行接口的通讯功能。
3.3 软件外部功能说明
向读卡模块发送指令，接收来自读卡模块的ID卡数据。
将刷卡记录保存至存储器
同存储器内记录进行比对，如果符合条件则开门
将记录以太网、串行端口等方式传送到计算机。
通讯单元以TCP/IP和RS232方式同计算机连接，以8位数据总线同解码单元并行连接。
计算机可以通过串行接口或网络接口向考勤门禁机发送指令，通讯单元接到数据包后进行CRC校验，通过协议解析后。执行相应操作。
3.4 程序流程（图5）
3.5 电路组成
由于篇幅关系，本文只给出射频卡考勤门禁机中以太网接口的硬件接口电路，如图6所示。
图6以太网与IP2022接口电路图
3.6 设计经验
以下是考勤门禁机的TCP数据发送部分：
保证TCP的生存能力在系统中是很重要的。网络接口通过TCP协议发送数据时，如果网线断掉或上位机不及时接收数据，发送的数据就会阻塞在缓冲区内，占用大量内存空间，当后续数据继续大量涌入，就会使内存溢出，可能导致了某些标志的错误，致使网络接口中断(但其它模块可以运行，如串口通讯模块)。
根据此现象，增加了发送之前对内存容量的判断：
If (heap_get_free()>256)
如果内存剩余空间小于256字节，自动放弃本次的传输，等待下一周期在进行传送，这样虽然降低了一些传送速度，但对于整机而言，可靠性大大提高了。
4 结束语
IP2022是一款高性能的芯片，在射频考勤门禁机只使用了其网络接口，虚拟串口及IO控制等部分，下一步应当考虑是否可以使用这款芯片在不影响系统性能的前提下，完成系统内的其它功能，如射频识别的高速解码等。如果是这样，将大大节省整个系统的成本。
有些用户现有的系统是使用RS232协议传输数据的，使用IP2022可以很方便地将串口通讯转换为以太网接口，立即提高产品的性价比和技术含量，迅速扩大市场。因此使用IP2022改造现有产品也有较强的实用性。
参考文献：
[1]IP2022 Internet Processor Data Sheet. Ubicom Inc,December 14,2001.
[2]何嘉斌，陈适.嵌入式internet技术应用［J］单片机与嵌入式系统应用 2002,(1).
[3]宋振宇，宋焕生，魏鹏辉.网络处理器IP2022及其在嵌入式牌照识别系统中的应用 [J].电子技术应用,2003 (29,1).
本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
关键词：UBICOM；IP2022；RFID；读写器；高速；解码；TCP/IP
中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)05-11238-02
1 IP2022芯片简介
1.1 引言
美国Ubicom公司生产的IP2022网络处理器，只使用一个芯片，结合了对物理层通讯、Internet协议堆栈、特殊设备应用及驱动这些设备的软件模块等功能，而且可以通过Internet重新配置参数。可以使用内嵌软件模块进行重新编程，并使用配置工具软件生成用户自己的单片解决方案，来实现设备与设备之间、人机之间高质量的通讯。高速通讯接口是由片内硬件串化器和解串器（Serializer/Deserializer）单元组建起来的，这两个全双工模块使IP2022可以实现多样的通讯桥接应用。每个串化解串单元可以支持10Base－T以太网（新款已经可以支持100Base－T）、USB、 GPSI、 SPI、和 UART。芯片的处理频率可达120MHz，而且大多数指令均使用一个指令周期完成，可以支持高速网络连接应用的吞吐量需要。基于Flash的可编程存储器支持在线系统编程（ISP）和运行期间重编程。IP2022提供了很多外围设备、通信、控制的软件包ipModule? software，可以灵活取代多数应用系统的硬件结构。采用这种方法，IP2022可以进行迅速、廉价产品设计，而且在需要时，可以方便快速更改设计，来迎合市场动态变化和工业标准的各种要求。
IP2022主要性能列表
1.2 功能结构
图1 IP2022功能结构框图
1.3 引脚结构
图2 IP2022引脚分配图
2 配置功能
IP2022提供了控制的软件包ipModule? software,其中提供了大量可以直接调用的API函数接口，参考Ubicom提供的例程，用户可以很方便地实现IP2022应用程序的开发。
同时，IP2022通过软件配置，可以灵活取代多数应用系统的硬件结构。Ubicom提供了配置工具ConfigTool 来方便用户开发。
使用此工具可以方便地对所需功能模块进行增加、删除，并可以配置其响应参数。配置完成保存后，当再次编译时，集成开发环境会将检测Config的变动，自动进行所选SDK程序更新，重新生成应用程序。
图3 IP2022的配置工具ConfigTool
3 应用系统实现
举例来说，我们要实现一款读取900Mhz ID卡的考勤门禁系统，要求带有1个10M以太网接口，同时使用中断处理程序将射频单元解调出来的信号高速解析成ID卡号，使用IIC总线与存储器24C1024和实时时钟DS1307通讯，保存考勤门禁记录，实时或在特定时间通过以太网端口将数据上传至考勤系统后台数据库保存处理。
3.1 系统结构
图4 控制单元结构框图
3.2 创建工程
使用集成环境IDE提供的SDK包，选择使用“Serial_gw SDK”来建立工程（用户也可以直接建立自己的工程），在此工程里，IDE实现的是一种以太网接口和串行接口桥接的方案，以太网的数据和串口数据是互相转发的，用户可以在此基础上进行修改，增加自己的应用通讯协议，完成考勤机网络接口和串行接口的通讯功能。
3.3 软件外部功能说明
向读卡模块发送指令，接收来自读卡模块的ID卡数据。
将刷卡记录保存至存储器
同存储器内记录进行比对，如果符合条件则开门
将记录以太网、串行端口等方式传送到计算机。
通讯单元以TCP/IP和RS232方式同计算机连接，以8位数据总线同解码单元并行连接。
计算机可以通过串行接口或网络接口向考勤门禁机发送指令，通讯单元接到数据包后进行CRC校验，通过协议解析后。执行相应操作。
3.4 程序流程（图5）
3.5 电路组成
由于篇幅关系，本文只给出射频卡考勤门禁机中以太网接口的硬件接口电路，如图6所示。
图6以太网与IP2022接口电路图
3.6 设计经验
以下是考勤门禁机的TCP数据发送部分：
保证TCP的生存能力在系统中是很重要的。网络接口通过TCP协议发送数据时，如果网线断掉或上位机不及时接收数据，发送的数据就会阻塞在缓冲区内，占用大量内存空间，当后续数据继续大量涌入，就会使内存溢出，可能导致了某些标志的错误，致使网络接口中断(但其它模块可以运行，如串口通讯模块)。
根据此现象，增加了发送之前对内存容量的判断：
If (heap_get_free()>256)
如果内存剩余空间小于256字节，自动放弃本次的传输，等待下一周期在进行传送，这样虽然降低了一些传送速度，但对于整机而言，可靠性大大提高了。
4 结束语
IP2022是一款高性能的芯片，在射频考勤门禁机只使用了其网络接口，虚拟串口及IO控制等部分，下一步应当考虑是否可以使用这款芯片在不影响系统性能的前提下，完成系统内的其它功能，如射频识别的高速解码等。如果是这样，将大大节省整个系统的成本。
有些用户现有的系统是使用RS232协议传输数据的，使用IP2022可以很方便地将串口通讯转换为以太网接口，立即提高产品的性价比和技术含量，迅速扩大市场。因此使用IP2022改造现有产品也有较强的实用性。
参考文献：
[1]IP2022 Internet Processor Data Sheet. Ubicom Inc,December 14,2001.
[2]何嘉斌，陈适.嵌入式internet技术应用［J］单片机与嵌入式系统应用 2002,(1).
[3]宋振宇，宋焕生，魏鹏辉.网络处理器IP2022及其在嵌入式牌照识别系统中的应用 [J].电子技术应用,2003 (29,1).
本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。