對(duì)I P v 6家電網(wǎng)絡(luò)控制電路的設(shè)計(jì)探討

廣東美的廚房電器制造有限公司 葉 俊

對(duì)I P v 6家電網(wǎng)絡(luò)控制電路的設(shè)計(jì)探討

廣東美的廚房電器制造有限公司 葉 俊

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前計(jì)算機(jī)已經(jīng)被深入到人們的生產(chǎn)生活中，這也推動(dòng)了智能家居的發(fā)展，為人們的生活帶來(lái)巨大的便利。文章主要探討了一種基于PIv6的家電網(wǎng)絡(luò)控制電路，分析了IPv6家電的特點(diǎn)，然后具體剖析了家電網(wǎng)絡(luò)控制電路的具體組成，以供參考。

IPv6；家電網(wǎng)絡(luò)控制電路；設(shè)計(jì)

0.引言

隨著計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，當(dāng)前家用電器智能化也成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)家電進(jìn)入到普通民眾的家庭中，需要配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)家電實(shí)現(xiàn)技術(shù)，將微型計(jì)算機(jī)以及通訊技術(shù)融合到傳統(tǒng)家電中，使家電能夠隨時(shí)隨地的獲取以及處理信息。為了實(shí)現(xiàn)家電網(wǎng)絡(luò)控制，目前主要使用基于IPv6的家電網(wǎng)絡(luò)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)下數(shù)據(jù)傳輸，使用IPv6中的套接口技術(shù)、WEB技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)編程手段，向冰箱、風(fēng)扇、澆花器等傳輸來(lái)自PC控制端的數(shù)據(jù)，使家電啟動(dòng)相應(yīng)的功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)家電的智能化目標(biāo)。

1.IPv6家電控制電路的特點(diǎn)分析

借助IPv6技術(shù)，可以使得室內(nèi)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(wǎng)絡(luò)化的基本要求?；贗Pv6的家電往往具備了以下幾方面的特點(diǎn)。

1.1 充足的地址空間

IPv6的地址長(zhǎng)度達(dá)到128位，相比之下，IPv4的地址長(zhǎng)度確實(shí)有32位，所以基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)，其IP地址能夠保證份各個(gè)用戶分配地址唯一性[1]。在家庭網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建IPv6網(wǎng)絡(luò)，就可以為家居中的家電分別分配一個(gè)或者多個(gè)IP地址，這樣就可以大大解決地址控制不足的問(wèn)題。

1.2 地址與服務(wù)自動(dòng)配置能力強(qiáng)

IPv6協(xié)議的另一特點(diǎn)是具備了非常強(qiáng)大的自動(dòng)配置能力。這種自動(dòng)配置能力的優(yōu)點(diǎn)在于如果需要在家庭網(wǎng)絡(luò)中的家電設(shè)備需要擁有網(wǎng)絡(luò)功能，無(wú)需做復(fù)雜的增添配置的工作，這主要是家電設(shè)備能夠從路由器中受到地址以自動(dòng)配置前綴[2]。根據(jù)這個(gè)配置信息，家電設(shè)備能夠結(jié)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(wǎng)絡(luò)中引進(jìn)新家電設(shè)備，避免了手動(dòng)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(wǎng)絡(luò)中的各種家電不需要配置任何的內(nèi)容就能夠自動(dòng)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(nèi)才有效；site-local地址則往往只在家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部才有效；全局地址在家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及外部均有效。

1.3 安全性高

IPv6在設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)考慮了網(wǎng)絡(luò)安全性問(wèn)題，在協(xié)議中也有專(zhuān)用安全部分，這使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠利用安全協(xié)議來(lái)檢查接入的用戶是否為非法進(jìn)入，同時(shí)還能夠檢查源地址同實(shí)際地址是否相一致。在家電網(wǎng)絡(luò)控制中，借助安全性協(xié)議，可以保證家庭網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)是從可信賴(lài)的用戶中發(fā)送出來(lái)的。

1.4 支持移動(dòng)性

智能家居能夠使用戶離開(kāi)居室后也能夠?qū)彝ゾW(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問(wèn)，以方便用戶控制家電，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，就要求家庭網(wǎng)絡(luò)支持移動(dòng)性[3]。將容許離開(kāi)居室的家庭網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過(guò)GSM、WINMAX、CDMA等無(wú)線來(lái)訪問(wèn)家庭網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制。

2.IPv6家電網(wǎng)絡(luò)控制電路的設(shè)計(jì)

基于IPv6的家電網(wǎng)絡(luò)控制電路主要包括5個(gè)部分的內(nèi)容：CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊、PHY模塊、串行口模塊、電源模塊。家電網(wǎng)絡(luò)控制電路的基本框架見(jiàn)圖1。

圖1 家電網(wǎng)絡(luò)控制電力框架

2.1 CPU模塊

CPU模塊具體由DS80C400與實(shí)時(shí)時(shí)鐘構(gòu)成，其中DS80C400屬于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)微控制設(shè)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(wǎng)絡(luò)，在ROM中提供一個(gè)完整并且可以被訪問(wèn)的TCP IPv6網(wǎng)絡(luò)棧與OS，其中網(wǎng)絡(luò)棧支持32個(gè)并發(fā)TCP連接，同時(shí)還能夠借助以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高達(dá)25Mbps的吞吐率，系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率則能夠達(dá)到75MHz，這也使得一個(gè)指令周期的時(shí)間僅僅只有54ns。此外，24位尋址方式也大大簡(jiǎn)化了大容量程序以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)程序，同時(shí)還能夠獲得非常高的存儲(chǔ)空間。

2.2 存儲(chǔ)器模塊

網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)器，同時(shí)文件系統(tǒng)也能夠包括用戶的應(yīng)用程序，還可以將其存檔在客戶端中HTML的網(wǎng)絡(luò)中。2M FLASH ROM主要是通過(guò)DS80C400片選擇信號(hào)CEO，CE1則用作讀取SDRAM的控制，這也使得每個(gè)SDRAM的容量能夠到達(dá)2M，在具體的設(shè)計(jì)中，主要采用2個(gè)512K的SDRAM，同時(shí)還在其中加入電池保護(hù)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(duì)SDRM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以避免數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題發(fā)生。

2.3 PHY模塊

PHY模塊能夠根據(jù)用戶的需要調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，采取全雙工或半雙工工作模式的設(shè)定確定是否采取協(xié)商模式。LXT972ALC具備自動(dòng)協(xié)商及檢測(cè)功能，在接電后，能夠利用自動(dòng)協(xié)商來(lái)檢測(cè)芯片操作環(huán)境，若PHY模塊不支持自動(dòng)協(xié)商，則LXT972ALC自動(dòng)檢測(cè)需要連接脈沖以設(shè)置操作環(huán)境。

2.4 串行口模塊

DS80C400內(nèi)部集成三個(gè)全雙工串口，這些串口與外部RS-232設(shè)備接口相連時(shí)，為實(shí)現(xiàn)電平匹配，就需要安裝外接收發(fā)器，將負(fù)責(zé)單片機(jī)輸入/輸出端口TTL電平轉(zhuǎn)變?yōu)榉蟁S-232的電平[5]。串行口模塊實(shí)現(xiàn)了以下兩種功能：第一，在程序調(diào)試過(guò)程中，能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，以便實(shí)時(shí)反映寄存器以及內(nèi)存的具體情況。第二，串行口模塊也實(shí)現(xiàn)家電之間相互的訪問(wèn)，兩個(gè)家電需要進(jìn)行相互訪問(wèn)主要是通過(guò)串口接入計(jì)算機(jī)，借助TIMI交互工作環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP通信。

2.5 電源模塊

家電網(wǎng)絡(luò)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(jīng)由系統(tǒng)中的MAX1692內(nèi)部電壓變換將電壓轉(zhuǎn)換成3.3V，之后再次經(jīng)過(guò)MAX1792將內(nèi)部電壓轉(zhuǎn)換為能夠保證DS80C400正常工作所需的1.8V電壓。

3.結(jié)語(yǔ)

IPv6網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的使用時(shí)間不長(zhǎng)，但是因?yàn)樵摷夹g(shù)的實(shí)用性強(qiáng)，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(wǎng)絡(luò)控制電路設(shè)計(jì)，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以有線方式訪問(wèn)家電，并且還實(shí)現(xiàn)了用戶遠(yuǎn)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(lái)極大的便利，這有利于加速家用電器的網(wǎng)絡(luò)化以及智能化進(jìn)程。

[1]張思源．基于IPv6的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2014,12(3):134-137．

[2]高芹．基于IPv6的智能家居網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[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(gòu)協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),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(dòng)化儀表。