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        關(guān)于單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及系統(tǒng)開發(fā)研究

        2020-11-10 23:36:15周魯寧
        傳奇故事·百家 2020年3期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單片機(jī)

        周魯寧

        摘要:近年來,科技的快速進(jìn)步使得計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展勢(shì)態(tài)十分迅猛,同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)也獲得了廣泛的普及,是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)信息共享的重要條件。單片機(jī)屬于一種嵌入式系統(tǒng),在新時(shí)期背景下也獲得了普遍的運(yùn)用,如智能設(shè)備、探測(cè)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等,而單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行融合,則能夠進(jìn)一步拓展單片機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用空間,也將成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用層面的一個(gè)重大突破?;诖?,本文主要圍繞單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)展開論述,提出了技術(shù)應(yīng)用及系統(tǒng)開發(fā)策略。

        關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);互聯(lián)網(wǎng)技術(shù);系統(tǒng)開發(fā)

        目前,基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域中都有著普遍的運(yùn)用,包含工業(yè)以及智能設(shè)備生產(chǎn)業(yè)、安防系統(tǒng)、信息家電等各個(gè)方面。而將單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合則能夠具有遠(yuǎn)程信息監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程信息傳輸、遠(yuǎn)程控制等功能,這也成了單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要機(jī)遇,也是技術(shù)上的一種創(chuàng)新。

        一、單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

        單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要以單片機(jī)資源作為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議棧,而這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)也面臨一些難題,如運(yùn)用單片機(jī)自身的有限資源來處理TCP/IP協(xié)議難以實(shí)現(xiàn),若能突破這一難點(diǎn),則能夠使得信息資源轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)包利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。同時(shí),單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有多種途徑,能夠劃分為專門性的嵌入式芯片、利用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成專用網(wǎng),之后運(yùn)用PC機(jī)網(wǎng)管連接互聯(lián)網(wǎng)、普通單片機(jī)等模式。

        二、單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)

        (一)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

        該系統(tǒng)選擇價(jià)格較為普遍,應(yīng)用較為廣泛,大眾化的MCS8051單片機(jī),網(wǎng)卡主要選擇以太網(wǎng)控制器芯片。因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序代碼通常較大,所以除去單片機(jī)和網(wǎng)卡,系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)外圍電氣,具體設(shè)計(jì)RAM存儲(chǔ)器和RS232結(jié)構(gòu)等,后者為外圍設(shè)備和單片機(jī)數(shù)據(jù)聯(lián)系的主要途徑,而其中前者的作用主要為數(shù)據(jù)緩存,單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

        單片機(jī)在系統(tǒng)中的主要作用便是針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息,以及風(fēng)暴串口中的信息解包處理,所以可以選擇因特網(wǎng)物理媒介來向以太網(wǎng)控制芯片中進(jìn)行傳輸。以太網(wǎng)控制芯片能夠?qū)崿F(xiàn)指定地址的接線協(xié)議,將其轉(zhuǎn)到單片機(jī),之后單片機(jī)則會(huì)執(zhí)行TCP/IP協(xié)議,同時(shí)刪除TCP/IP報(bào)頭,在RS232結(jié)構(gòu)中向數(shù)據(jù)收集裝置的現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,如果現(xiàn)場(chǎng)裝置完成數(shù)據(jù)的接收,那么則會(huì)向單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,單片機(jī)再按照來展開封包,向以太網(wǎng)控制器來進(jìn)行信息交互。網(wǎng)卡芯片是信息傳輸?shù)谋匾ぞ?,能夠?qū)崿F(xiàn)因特網(wǎng)和單片機(jī)的信息交流,所以通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制信息采集系統(tǒng)。

        (二)單片機(jī)和網(wǎng)卡接口電路

        分析單片機(jī)和網(wǎng)卡接口電路,第一步便要明確系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)規(guī)劃。本系統(tǒng)選擇MCS8051單片機(jī),這種單片機(jī)具有成本較低、性能較為完善、應(yīng)用較為廣泛等優(yōu)勢(shì),并且這種單片機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)便,因此能夠有效控制系統(tǒng)整體的構(gòu)造成本。由于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的程序代碼通常較大,因此需要設(shè)計(jì)輔助電路。如上所述,通過這種設(shè)計(jì)能夠保證單片機(jī)與外圍設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸,在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上,單片機(jī)始終為設(shè)計(jì)中心,單片機(jī)與網(wǎng)卡接口電路也是重點(diǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)解包,在遠(yuǎn)程Pc機(jī)完成數(shù)據(jù)包的傳輸后,便會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種方式能夠構(gòu)建單片機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)之間穩(wěn)定且高效的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái),利用這一平臺(tái)能夠確?;ヂ?lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作。

        (三)單片機(jī)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)

        對(duì)于因特網(wǎng)來說,其中TCP/IP協(xié)議是最重要的部分,也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵協(xié)議,若想實(shí)現(xiàn)單片機(jī)內(nèi)部嵌入式互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),則需要將互聯(lián)網(wǎng)中的TCP/IP協(xié)議先進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。但單片機(jī)自身的資源畢竟有限,所以若想實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)TCP/IP,還是具有一定難度的。目前,部分企業(yè)通過嵌入式設(shè)備的差別性設(shè)計(jì)出了商業(yè)嵌入式協(xié)議棧,這種協(xié)議棧的適用性不足,并且成本較高,性能卻并不理想。而若是在單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)上選用TCP/IP協(xié)議棧,那么性價(jià)比則無法保障,通過TCP/IP協(xié)議棧對(duì)比,該系統(tǒng)選擇設(shè)計(jì)重點(diǎn)為TCP/IP協(xié)議棧的UIP0.9協(xié)議棧,這種協(xié)議棧能夠在8/16位單片機(jī)中發(fā)揮明顯的應(yīng)用效果,屬于小型嵌入式協(xié)議棧。同時(shí),在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面,UIP0.9協(xié)議棧選取模塊化的方式,能夠在網(wǎng)絡(luò)通信器件使用的協(xié)議進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間留存,能夠有效解決協(xié)議代碼量較多的問題,此外,UIP0.9協(xié)議棧也能夠減少系統(tǒng)對(duì)于資源的需求,使得單片機(jī)自身的資源能夠達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求?;诖耍琔IP0.9協(xié)議??梢赃m用單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),并發(fā)揮明顯的效用。

        三、結(jié)語

        近年來,計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣與發(fā)展使得互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也獲得了廣闊的空間,信息共享也成了一種普遍的現(xiàn)象。單片機(jī)屬于嵌入式系統(tǒng),將其應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中能夠有效提高其整體技術(shù)效果,據(jù)有關(guān)學(xué)者分析,今后的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)的拓展,小型嵌入式系統(tǒng)將會(huì)是一個(gè)重要領(lǐng)域,這也為單片機(jī)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用提供了十分有利的條件。

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