張秋俊

科技的飛速發(fā)展改變了人們生產和生活的方式，家電的研發(fā)給人們的生活增添了諸多便捷，隨著信息化時代的到來，網絡的應用范圍也在不斷擴展，在家電中應用網絡進行電路的控制已經成為大勢所趨。文章首先分析了當前家電網絡技術的一些要求，隨后探討了將IPv6技術應用到家電網絡控制的優(yōu)勢所在，設計出了一套完整的家電網絡控制電路，旨在更好地提升家用電器網絡的便捷性和可靠性，為人們提供更優(yōu)質地服務。

一、家電網絡的技術要求

隨著信息化進程的不斷推進，家庭網絡將會在未來給更多的家庭帶來更便捷地生活，因此家庭網絡必須具備一定的技術要求，且操作不能過于復雜，才可以讓用戶自主的使用家庭網絡。家庭網絡技術要求如下：

第一個技術要求是需要充足的地址空間，這樣才可以為大量的家用電器設備匹配唯一的IP地址，才可以有效的保障用戶的隱私和網絡安全；第二個技術要求是用戶需要對家庭網絡進行少量的維護和配置，要盡可能的降低用戶安裝和維護家庭網絡的時間，以便增加用戶使用新技術的熱情。除此以外還應當確保操作的簡便性和易接受性，要確保新用戶和老用戶都不會在配置、維護和操作的過程中遇到問題；第三個要求是在家庭網絡中引用更多的家電設備，可以讓PC機、機頂盒等家電設備通過技術應用到家庭網絡當中；第四個要求是確保通信方式的靈活性和多樣性，要打破傳統(tǒng)的銅線連接的家庭網絡方式，通過傳輸以太網、藍牙和電力線等媒介來擴充網絡的連接方式；最后便是確保家庭網絡實現(xiàn)遠程訪問，家庭網絡不僅可以接受合法的訪問，也可以拒絕其他的非法訪問。

二、IPv6的技術特征以及構建家庭網絡的優(yōu)勢

伴隨著互聯(lián)網在全球大范圍的發(fā)展，IPv4因其提供服務的局限性和地址匱乏的原因將逐漸被IPV6取代。為了確保網絡的安全性，更新一代的因特網協(xié)議IPv6，它具有比IPv4更完美地性能，譬如：使用簡潔、地址充足等諸多優(yōu)點，在彌補IPv4協(xié)議不足之處時還對其進行了相應改進，相信在未來每個家庭都會擁有自己的家庭網絡，都可以享受網絡帶來的諸多好處和便捷。IPv6協(xié)議的主要特征及應用優(yōu)勢如下所示：

1.無限地址空間

相比IPv4，IPv6具有128位地址長度，可以為每一個用戶提供唯一的IP地址，同時對IP主機獲取的地址類型也進行了調整與修改，將原有的廣播地址替代為現(xiàn)在的任意點播地址，其中用于鏈接一個或多個主機的組播地址基本上沒有修改，相信在未來很長的一段時間內，IPv6能夠有效地彌補IPv4地址不足的問題，為網絡設備提供一種理想的地址。

2.提高家電網絡的安全性

IPv6利用數(shù)據(jù)包頭的擴展部分提供了一種路由器級別的安全性，IPv6的安全性主要體現(xiàn)在兩方面，首先，接收IPv6數(shù)據(jù)包的接受者可以要求發(fā)送者使用IPv6認證頭進行“登錄”操作，這種算法獨立的登錄可以確保了數(shù)據(jù)包接收的安全性，減少受到網絡攻擊的危險。其次，使用IPv6的封閉安全頭對數(shù)據(jù)包進行加密，這種加密的算法是獨立的，這樣就不用擔心一些敏感數(shù)據(jù)被第三方竊取。通過這種方法用戶可以實時監(jiān)測非法設備的接入，也可以利用其監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)地址和原設備的實際地址是否保持一致。

3. IPv6系統(tǒng)以及服務器具有較強的自動配置能力

相較于原有的IPv4系統(tǒng)，IPv6系統(tǒng)及服務器擁有較強的自動配置能力。這使得家庭網絡在添加家用電器時不需要做任何額外的配置操作。根據(jù)家電自帶的地址前綴，IPv6網絡系統(tǒng)可以根據(jù)本地地址信息完成自動配置。在這種模式之下，用戶可以很輕松地添加新的家用電器，而不需要重新置入新家用電器的IP地址，不僅簡化了操作流程，同時也能夠有效降低操作難度。

4.移動便捷

移動IPv6為新服務和新功能提供了較大地靈活性，IPv6為每個移動設備設置了一個與接入互聯(lián)網位置無關的固定的家鄉(xiāng)地址，當設備在家鄉(xiāng)之外的地址進行使用時可以利用轉交地址提供動節(jié)點，這樣就可以獲取自己的位置信息。移動IPv6確保了用戶漫游到外地時還能保證發(fā)送的移動客戶分組不會丟失，而且應用層與傳輸層在移動時不會產生中斷，確保了通信的連續(xù)性。因此IPV6能夠確保家電網絡的移動性，用戶可以在任意地點對自己的家庭電器網絡進行訪問、傳輸數(shù)據(jù)以及發(fā)布指令。

要滿足以上要求，IPv6相較于IPv4網絡技術就容易的多。IPv6家電網絡系統(tǒng)在設計之初就考慮了該種情況，將可移動IPv6作為IPv6家電網絡系統(tǒng)的基礎部分之一，在移動網絡環(huán)境之下可以更好地完成端到端的數(shù)據(jù)傳輸任務。此外，IPv6的自動配置功能可讓使用移動網絡數(shù)據(jù)的用戶可以更加容易與主機進行配置。這意味著用戶無需任何主動操做便可以完成配置，隨時隨地的對家庭電器網絡進行訪問。

三、IPv6家電網絡控制電路的設計

家電網絡控制系統(tǒng)主要包含五部分，分別為CPU模塊，儲存器模塊、PHY模塊、電源模塊以及串口行模塊，這些模塊共同作用是確保家電網絡控制電路的安全運行。

1. CPU模塊

CPU模塊主要由實時時鐘和DS80C400（微型網絡控制器）所集成，DS80C400是目前集成化最高的8051器件，DS80C400包含4個數(shù)據(jù)指針，能夠有效地加速數(shù)據(jù)儲存器與微型控制元件之間的數(shù)據(jù)傳輸速度，每個指針在完成特定的數(shù)據(jù)處理后都會對相關的指令進行遞增或遞減的操作，與此同時DS80C400微型控制原件中的硬件算數(shù)加速模塊便提升了32位的運算位移速度，從而有效擴展了CPU的優(yōu)越性能。

在CPU中加入實時時鐘可以準確的控制數(shù)據(jù)在傳輸過程中所花費的時間，在采集網絡數(shù)據(jù)的過程中加入了時間戳，也有利于對數(shù)據(jù)的管理和記錄。

2.儲存器模塊

家電網絡控制電路中主要包括1M SDRAM和2 M FLASH ROM。1 M SDRAM主要作用是用于文件系統(tǒng)存儲器及堆，可以將用戶的應用程序存儲在HTML的網絡當中。2 M FLASH ROM利用DS80C400片選擇信號CEO，CE1通過讀取SDRAM進行控制，使得每一個SDRAM的存儲容量都能達到2 M，此次的家電網絡設計的過程當中，主要是利用兩個512 K的SDRAM以及電池來保護電力，利用板載電池來存儲SDRAM的數(shù)據(jù)，以免發(fā)生斷電時數(shù)據(jù)會發(fā)生損壞和丟失等問題。

3. PHY模塊

PHY模塊的主要作用是根據(jù)用戶的實際需求對網絡傳輸速率進行調整，利用半雙工工作模式或者是全雙工的工作模式確定是否應用協(xié)商模式。LXT972ALC自身具備監(jiān)測功能和自動協(xié)商功能，在通電后LXT972ALC的自動協(xié)商功能，可監(jiān)測芯片的操作環(huán)境，加入的PHY模塊如果不支持自動協(xié)商，那LXT972ALC則需要在連接脈沖的作用下才能夠對操作環(huán)境進行設置。

4.電源模塊

整個系統(tǒng)電路需要三種電壓電源提供電力，分別為5V、3.3V以及1.8V電壓。系統(tǒng)供電電壓為5V，經過內部的MAX1692電壓轉換器將電壓轉化為3.3v，后再由內部MAX1792電壓轉化器轉化為DS80C400內核所需要的1.8V工作電壓。

5.串行口模塊

DS80C400內部擁有三個全雙工串口，當這些串口與外部RS-232設備接口連接時，就需要安裝外接收發(fā)起器才能實現(xiàn)電平匹配，將負責單片機輸入和輸出的端口轉變?yōu)榉蟁S-232的電平。串行口模塊主要實現(xiàn)了兩個功能，一是在調試程序時與計算機實現(xiàn)實時通信，及時了解到內存和寄存器的實際情況，二是通過接口來連接家電與計算機，借助TIMI交互工作來實現(xiàn)TCP通信，實現(xiàn)家電之間相互訪問。

四、結束語

IPv6家用電器控制網絡系統(tǒng)剛剛起步，但是隨著科技的不斷進步，其應用范圍也在不斷進行擴展，并得到了消費市場的肯定與認可，衍生出了各式各類基于IPv6技術的電子產品。國際國內的多家科研公司，都將IPv6技術的研發(fā)提上了日程。這種良好地市場氛圍以及科研環(huán)境，正是IPv6技術在家庭電器網絡領域發(fā)展的重要時刻，相信IPV6技術可以有效地促進我國家電網絡領域的快速發(fā)展。