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        單片機(jī)嵌入式Internet技術(shù)的分析

        2017-03-27 15:31:15王海珍
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年4期
        關(guān)鍵詞:嵌入式單片機(jī)

        王海珍

        摘 要:在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下,信息共享程度有所提高。目前,該項(xiàng)技術(shù)不再停留在PC機(jī)的開(kāi)發(fā)上,而是逐漸轉(zhuǎn)移到了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中。文章首先對(duì)單片機(jī)嵌入式接入Internet的方式進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,在其基礎(chǔ)上,從單片機(jī)與網(wǎng)卡接口電路、基于單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧兩個(gè)層面上分析了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果。實(shí)踐證明,單片機(jī)嵌入式Internet技術(shù)不僅降低了成本,而且還減少了系統(tǒng)需求資源。

        關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);嵌入式;Internet

        目前,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐漸融入人們的生活當(dāng)中,提高了信息的共享程度,其應(yīng)用范圍不再停留在智能儀器領(lǐng)域,而是拓寬到了工業(yè)探測(cè)系統(tǒng)、智能家電以及安全防護(hù)系統(tǒng)等領(lǐng)域。如果將Internet與嵌入式結(jié)合起來(lái)應(yīng)用到這些領(lǐng)域,勢(shì)必會(huì)開(kāi)拓出一條新的發(fā)展道路[1]。雖然部分學(xué)者已經(jīng)開(kāi)始對(duì)這種結(jié)合應(yīng)用方式展開(kāi)了研究,但是對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的分析不足,所以本文的研究?jī)?nèi)容具有重大意義。

        1 單片機(jī)嵌入式接入Internet的方式

        1.1 專用網(wǎng)與PC網(wǎng)關(guān)的結(jié)合

        首先將一些單片機(jī)連接起來(lái),接下來(lái)利用專用網(wǎng)絡(luò)將其連接至PC機(jī)上,通過(guò)使用這臺(tái)PC機(jī)就可以充分發(fā)揮網(wǎng)關(guān)作用,以格式轉(zhuǎn)換的方式來(lái)對(duì)原有信息進(jìn)行處理,從而獲取TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)包,最后只需將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中就能夠?qū)崿F(xiàn)信息的實(shí)時(shí)共享[2]。

        1.2 RTOS與32位MCU的結(jié)合

        這種結(jié)合方式實(shí)際上就是利用32位單片機(jī)完成軟件開(kāi)發(fā),要求開(kāi)發(fā)平臺(tái)為RTOS平臺(tái),該平臺(tái)可以對(duì)多任務(wù)進(jìn)行并行處理,縮短了操作時(shí)間,在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中主要起到TCP/IP協(xié)議處理作用。另外,該結(jié)合方式的功能比較強(qiáng)大,能夠處理一些比較復(fù)雜的任務(wù)[3]。

        1.3 專用嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

        標(biāo)準(zhǔn)Internet協(xié)議可供EMIT軟件技術(shù)使用,其管理的嵌入式設(shè)備的位數(shù)可以是8位,也可以是16位,屬于一種代理性協(xié)議機(jī)制,在網(wǎng)關(guān)的作用下,不僅可以在網(wǎng)絡(luò)中橋接代理協(xié)議,而且還可以橋接代理TCP/IP協(xié)議棧。然而家庭使用的電器服務(wù)器、TV機(jī)頂盒以及計(jì)算機(jī)都需要依靠嵌入式微控制器的網(wǎng)關(guān)來(lái)正常運(yùn)行,該控制器在Internet于設(shè)備網(wǎng)絡(luò)之間起到了不可代替的橋梁作用。

        1.4 專用嵌入式芯片

        該芯片不僅具有控制功能,而且還具有通信功能,屬于一種聚多功能于一身的單片機(jī),主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)批量任務(wù)操作。與傳統(tǒng)的單片機(jī)相比,這種單片機(jī)在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面優(yōu)勢(shì)比較大,具有較大的靈活性。目前具有這種功能的芯片比較多,例如MOXA公司生產(chǎn)的Nport Express芯片,Ubicom公司生產(chǎn)的IP2022芯片等。由于這種類型芯片的功能比較齊全,所有可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,通常情況下,TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧運(yùn)用的相對(duì)多一些,但是由于成本的問(wèn)題,很多用戶在選用器件時(shí)都沒(méi)有選用這種芯片,所以其在市場(chǎng)的應(yīng)用范圍不是很廣。

        2 單片機(jī)嵌入式Internet技術(shù)的應(yīng)用分析

        2.1 單片機(jī)與網(wǎng)卡接口電路

        本文在單片機(jī)嵌入式Internet技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析時(shí),首先設(shè)計(jì)了一個(gè)總體方案,其中單片機(jī)選取的是MCS8051系列,并且將以太網(wǎng)控制器芯片作為網(wǎng)卡。由于需要編寫的Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議代碼比較多,如果僅使用網(wǎng)卡想要達(dá)到預(yù)期效果存在一定困難,所以在其基礎(chǔ)上添加了一些外圍電路,主要包括RS232接口以及RAM存儲(chǔ)器,其中RS232接口可以為外圍設(shè)備與單片機(jī)之間提供數(shù)據(jù)傳輸橋梁,而RAM存儲(chǔ)器可以用來(lái)存儲(chǔ)一些緩存數(shù)據(jù)。如圖1所示為總體設(shè)計(jì)方案。

        單片機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中,不僅能夠起到解包數(shù)據(jù)作用,而且還能夠起到封包串口數(shù)據(jù)作用。當(dāng)數(shù)據(jù)包通過(guò)遠(yuǎn)程PC機(jī)傳輸過(guò)來(lái)以后,經(jīng)過(guò)Internet最終達(dá)到以太網(wǎng)控制器上,在接線協(xié)議作用下,單片機(jī)便會(huì)得到這個(gè)數(shù)據(jù)包。此時(shí)TCP/IP協(xié)議會(huì)在單片機(jī)中自動(dòng)運(yùn)行,經(jīng)過(guò)去除包頭處理,該數(shù)據(jù)包會(huì)通過(guò)RS232接口傳輸至現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備當(dāng)中。接下來(lái)單片機(jī)會(huì)按照相應(yīng)協(xié)議格式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行有效處理,并將處理后的數(shù)據(jù)包傳輸至以太網(wǎng)控制芯片,最終Internet將獲取這個(gè)數(shù)據(jù)包,從而實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能。

        2.2 基于單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧

        TCP/IP協(xié)議作為Internet的核心協(xié)議,如果該協(xié)議得以實(shí)現(xiàn),那么嵌入式Internet技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度就會(huì)有所降低。由于單片機(jī)自身資源在開(kāi)發(fā)時(shí)受到了一定限制,現(xiàn)有的設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足其功能需求,目前很多公司針對(duì)某一種單片機(jī)設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的協(xié)議棧,由于針對(duì)性比較強(qiáng),沒(méi)有辦法應(yīng)用到另一種類型的單片機(jī)中,并且這些協(xié)議棧的成本也比高,考慮到這些因素,本文選取了TCP/IP協(xié)議棧ulP0.9,這種協(xié)議棧不僅可以用于8位單片機(jī),同時(shí)還可以用于16位單片機(jī),并且體積比較小。在實(shí)際應(yīng)用中,主要采用模塊化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能,在一定程度上減少了系統(tǒng)需求資源,因此該協(xié)議??梢栽趩纹瑱C(jī)Internet系統(tǒng)中廣泛使用。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到人們的重視,目前很多學(xué)者將Internet互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到了該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中,由最初的8位單片機(jī)改進(jìn)到16位單片機(jī),目前已經(jīng)應(yīng)用到了32位單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上,這種新型嵌入式系統(tǒng)必將在功能上有進(jìn)一步的完善。本文主要從單片機(jī)與網(wǎng)卡接口電路、基于單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧兩個(gè)層面上分析了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果。

        參考文獻(xiàn)

        [1]蘇燕,張建平,阮瑩,等.單片機(jī)嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].科技資訊,2016,14(13):28-29.

        [2]矯英杰.基于嵌入式Internet技術(shù)在廣電機(jī)房的實(shí)現(xiàn)[J].硅谷,2011(10):185-186.

        [3]何伶俐.探析單片機(jī)嵌入式Internet技術(shù)的Web應(yīng)用實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)電子商務(wù),2012(4):57.

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