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

周魯寧

摘要：近年來(lái)，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(kāi)論述，提出了技術(shù)應(yīng)用及系統(tǒng)開(kāi)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(kāi)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(lái)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(lái)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(zhuān)門(mén)性的嵌入式芯片、利用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成專(zhuān)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(kāi)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(lái)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(lái)展開(kāi)封包，向以太網(wǎng)控制器來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(guò)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?xún)r(jià)比則無(wú)法保障，通過(guò)TCP/IP協(xié)議棧對(duì)比，該系統(tǒng)選擇設(shè)計(jì)重點(diǎn)為T(mén)CP/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(wèn)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(yǔ)

近年來(lái)，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(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供了十分有利的條件。