單片機(jī)嵌入式Internet技術(shù)的分析

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)的開發(fā)上，而是逐漸轉(zhuǎn)移到了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。文章首先對單片機(jī)嵌入式接入Internet的方式進(jìn)行了簡要介紹，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：單片機(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)合起來應(yīng)用到這些領(lǐng)域，勢必會(huì)開拓出一條新的發(fā)展道路[1]。雖然部分學(xué)者已經(jīng)開始對這種結(jié)合應(yīng)用方式展開了研究，但是對該項(xiàng)技術(shù)的分析不足，所以本文的研究內(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，接下來利用專用網(wǎng)絡(luò)將其連接至PC機(jī)上，通過使用這臺PC機(jī)就可以充分發(fā)揮網(wǎng)關(guān)作用，以格式轉(zhuǎn)換的方式來對原有信息進(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)完成軟件開發(fā)，要求開發(fā)平臺為RTOS平臺，該平臺可以對多任務(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)用的相對多一些，但是由于成本的問題，很多用戶在選用器件時(shí)都沒有選用這種芯片，所以其在市場的應(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)包通過遠(yuǎn)程PC機(jī)傳輸過來以后，經(jīng)過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)過去除包頭處理，該數(shù)據(jù)包會(huì)通過RS232接口傳輸至現(xiàn)場采集設(shè)備當(dāng)中。接下來單片機(jī)會(huì)按照相應(yīng)協(xié)議格式來對數(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)自身資源在開發(fā)時(shí)受到了一定限制，現(xiàn)有的設(shè)備已經(jīng)無法滿足其功能需求，目前很多公司針對某一種單片機(jī)設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的協(xié)議棧，由于針對性比較強(qiáng)，沒有辦法應(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

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)的開發(fā)越來越受到人們的重視，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)軟件開發(fā)平臺上，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)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].科技資訊，2016，14（13）：28-29.

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[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].中國電子商務(wù)，2012（4）：57.