廣東美的廚房電器制造有限公司 葉 俊

對I P v 6家電網絡控制電路的設計探討

廣東美的廚房電器制造有限公司 葉 俊

隨著信息技術的快速發(fā)展，當前計算機已經被深入到人們的生產生活中，這也推動了智能家居的發(fā)展，為人們的生活帶來巨大的便利。文章主要探討了一種基于PIv6的家電網絡控制電路，分析了IPv6家電的特點，然后具體剖析了家電網絡控制電路的具體組成，以供參考。

IPv6；家電網絡控制電路；設計

0.引言

隨著計算機與互聯(lián)網的快速發(fā)展，當前家用電器智能化也成為人們關注的熱點。網絡家電進入到普通民眾的家庭中，需要配置相應的網絡家電實現(xiàn)技術，將微型計算機以及通訊技術融合到傳統(tǒng)家電中，使家電能夠隨時隨地的獲取以及處理信息。為了實現(xiàn)家電網絡控制，目前主要使用基于IPv6的家電網絡控制電路來實現(xiàn)局域網下數(shù)據(jù)傳輸，使用IPv6中的套接口技術、WEB技術等網絡編程手段，向冰箱、風扇、澆花器等傳輸來自PC控制端的數(shù)據(jù)，使家電啟動相應的功能，進而實現(xiàn)家電的智能化目標。

1.IPv6家電控制電路的特點分析

借助IPv6技術，可以使得室內各種家電形成一種相互聯(lián)系的局面，這能夠滿足家用電器網絡化的基本要求。基于IPv6的家電往往具備了以下幾方面的特點。

1.1 充足的地址空間

IPv6的地址長度達到128位，相比之下，IPv4的地址長度確實有32位，所以基于IPv6的網絡，其IP地址能夠保證份各個用戶分配地址唯一性[1]。在家庭網絡中，構建IPv6網絡，就可以為家居中的家電分別分配一個或者多個IP地址，這樣就可以大大解決地址控制不足的問題。

1.2 地址與服務自動配置能力強

IPv6協(xié)議的另一特點是具備了非常強大的自動配置能力。這種自動配置能力的優(yōu)點在于如果需要在家庭網絡中的家電設備需要擁有網絡功能，無需做復雜的增添配置的工作，這主要是家電設備能夠從路由器中受到地址以自動配置前綴[2]。根據(jù)這個配置信息，家電設備能夠結合本地地址以完成自身IP地址的信息配置，從而使用戶能夠更加輕松的在家庭網絡中引進新家電設備，避免了手動修改地址的繁瑣操作。

IPv6制定三種地址，分別為：link-local地址、site-local地址、全局地址。處于家庭網絡中的各種家電不需要配置任何的內容就能夠自動配置以上三種地址。在有效性上，link-local地址通常只在鏈路的范圍內才有效；site-local地址則往往只在家庭網絡內部才有效；全局地址在家庭網絡內部及外部均有效。

1.3 安全性高

IPv6在設計中，重點考慮了網絡安全性問題，在協(xié)議中也有專用安全部分，這使得網絡設備能夠利用安全協(xié)議來檢查接入的用戶是否為非法進入，同時還能夠檢查源地址同實際地址是否相一致。在家電網絡控制中，借助安全性協(xié)議，可以保證家庭網絡中設備傳輸數(shù)據(jù)是從可信賴的用戶中發(fā)送出來的。

1.4 支持移動性

智能家居能夠使用戶離開居室后也能夠對家庭網絡進行訪問，以方便用戶控制家電，為了實現(xiàn)這一要求，就要求家庭網絡支持移動性[3]。將容許離開居室的家庭網絡用戶可以通過GSM、WINMAX、CDMA等無線來訪問家庭網絡資源，同時實現(xiàn)對家電設備進行遠程的控制。

2.IPv6家電網絡控制電路的設計

基于IPv6的家電網絡控制電路主要包括5個部分的內容：CPU模塊、存儲器模塊、PHY模塊、串行口模塊、電源模塊。家電網絡控制電路的基本框架見圖1。

圖1 家電網絡控制電力框架

2.1 CPU模塊

CPU模塊具體由DS80C400與實時時鐘構成，其中DS80C400屬于當前網絡微控制設備中集成度最高的器件[4]。為了便于用戶更加快速的方位網絡，在ROM中提供一個完整并且可以被訪問的TCP IPv6網絡棧與OS，其中網絡棧支持32個并發(fā)TCP連接，同時還能夠借助以太網來實現(xiàn)高達25Mbps的吞吐率，系統(tǒng)時鐘的頻率則能夠達到75MHz，這也使得一個指令周期的時間僅僅只有54ns。此外，24位尋址方式也大大簡化了大容量程序以及數(shù)據(jù)存儲器的訪問程序，同時還能夠獲得非常高的存儲空間。

2.2 存儲器模塊

網絡控制電路具備1M SDRAM與2M FLASH ROM，其中1M SDRAM主要用于堆及文件系統(tǒng)存儲器，同時文件系統(tǒng)也能夠包括用戶的應用程序，還可以將其存檔在客戶端中HTML的網絡中。2M FLASH ROM主要是通過DS80C400片選擇信號CEO，CE1則用作讀取SDRAM的控制，這也使得每個SDRAM的容量能夠到達2M，在具體的設計中，主要采用2個512K的SDRAM，同時還在其中加入電池保護電力，這樣一旦出現(xiàn)系統(tǒng)斷電的情況，則可以使用板載電池對SDRM中的數(shù)據(jù)進行存儲，以避免數(shù)據(jù)丟失問題發(fā)生。

2.3 PHY模塊

PHY模塊能夠根據(jù)用戶的需要調節(jié)網絡傳輸速率，采取全雙工或半雙工工作模式的設定確定是否采取協(xié)商模式。LXT972ALC具備自動協(xié)商及檢測功能，在接電后，能夠利用自動協(xié)商來檢測芯片操作環(huán)境，若PHY模塊不支持自動協(xié)商，則LXT972ALC自動檢測需要連接脈沖以設置操作環(huán)境。

2.4 串行口模塊

DS80C400內部集成三個全雙工串口，這些串口與外部RS-232設備接口相連時，為實現(xiàn)電平匹配，就需要安裝外接收發(fā)器，將負責單片機輸入/輸出端口TTL電平轉變?yōu)榉蟁S-232的電平[5]。串行口模塊實現(xiàn)了以下兩種功能：第一，在程序調試過程中，能夠與計算機進行通信，以便實時反映寄存器以及內存的具體情況。第二，串行口模塊也實現(xiàn)家電之間相互的訪問，兩個家電需要進行相互訪問主要是通過串口接入計算機，借助TIMI交互工作環(huán)境來實現(xiàn)TCP通信。

2.5 電源模塊

家電網絡控制電路需要三種電源，即5V、3.3V、1.8V電壓，主要是由系統(tǒng)電源提供5V電壓，然后經由系統(tǒng)中的MAX1692內部電壓變換將電壓轉換成3.3V，之后再次經過MAX1792將內部電壓轉換為能夠保證DS80C400正常工作所需的1.8V電壓。

3.結語

IPv6網絡控制技術的使用時間不長，但是因為該技術的實用性強，因此受到廣大受眾的青睞。本文主要探討了基于IPv6的家電網絡控制電路設計，借助計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)了以有線方式訪問家電，并且還實現(xiàn)了用戶遠程控制家用電器的功能，使得智能家電更加符合人性化的需求，給人們的生活帶來極大的便利，這有利于加速家用電器的網絡化以及智能化進程。

[1]張思源．基于IPv6的智能家居系統(tǒng)設計[J]．數(shù)字技術與應用,2014,12(3):134-137．

[2]高芹．基于IPv6的智能家居網關設計[J/OL]．電子制作,2013,8(19)．

[3]宮蓉蓉,胡伏湘,章登勇．基于信息家電的可重構協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)[J]．長沙民政職業(yè)技術學院學報,2010,23(1):111-113．

葉?。?987—），男，湖北蘄春人，碩士，供職于廣東美的廚房電器制造有限公司，研究方向：自動化儀表。