嵌入式接入網(wǎng)有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹嵌入式接入網(wǎng)及其網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)了各種應(yīng)用系統(tǒng)中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等的嚴格要求,因此它贏得了巨大的市場,在應(yīng)用數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機。

嵌入式接入網(wǎng)Internet是近幾年隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和發(fā)展而發(fā)展起來的一項新興概念和技術(shù),它通過為現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)增加因特網(wǎng)嵌入式接入網(wǎng)能力來擴展其功能,一般指設(shè)備通過嵌入式模塊而非PC系統(tǒng)直接接入Internet,以Internet為介質(zhì)實現(xiàn)信息交互的過程,通常又稱為非PC接入。

嵌入式系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的通信功能,成本低,控制方便可靠,滿足系統(tǒng)對通信的要求.考慮到本身的特點,在大量工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用嵌入式設(shè)備功能比較單一,在上述網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片接口程序的基礎(chǔ)上只需要開發(fā)簡化的嵌入式協(xié)議棧,就可滿足許多情況下的應(yīng)用需求.目前,許多公司和組織致力于將以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線實現(xiàn)無縫連接,使以太網(wǎng)越來越向底層延伸.以太網(wǎng)在現(xiàn)場設(shè)備中的應(yīng)用研究和基于以太網(wǎng)的智能芯片的開發(fā)等也日益成為研究的熱點。

1 嵌入式接入網(wǎng)的主要方式

采用高速的16/32Bit微控制器直接實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議,這種方法的實現(xiàn)框圖如圖1所示.這種方式可以使嵌入式系統(tǒng)直接與Internet相連,有很大的靈活性.缺點是占用的系統(tǒng)資源較多,對微控制器的要求也很高,無法在8/16Bit低速微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)。

(2)使用嵌入式網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn),如圖2所示.各個嵌入式系統(tǒng)首先和網(wǎng)關(guān)進行通信,通信方式采用傳統(tǒng)的RS-232、RS-485等,由嵌入式網(wǎng)關(guān)負責(zé)實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議,完成嵌入式系統(tǒng)的信息與Internet的信息交互.這種方案解決了以低速8/16Bit微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)嵌入式接入網(wǎng)Internet的問題.缺點是需要一個專門的嵌入式網(wǎng)關(guān),而且和各個嵌入式系統(tǒng)之間的通信同樣受到速度和距離的限制,這種方法的實現(xiàn)成本將會增加。

2 嵌入式系統(tǒng)的組成

嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分.硬件包括處理器微處理器、存儲器及外設(shè)器件和30端口、圖形控制器等.軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(要求實時和多任務(wù)操作)和應(yīng)用程序編程.嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器.嵌入式互聯(lián)的目標(biāo)是嵌入式設(shè)備工作在以網(wǎng)絡(luò)為中心的環(huán)境中,把“孤立的目標(biāo)系統(tǒng)”相互連接起來.為適應(yīng)嵌入式分布處理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上網(wǎng)需求,嵌入式系統(tǒng)必需配有一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信接口,使嵌入式微控制器不僅能執(zhí)行傳統(tǒng)的控制功能,而且還能執(zhí)行與連接因特網(wǎng)相關(guān)的功能,從而把標(biāo)準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(TCP/IP)一直擴展到嵌入設(shè)備,由嵌入式系統(tǒng)自身實現(xiàn)Web服務(wù)器功能,這是解決嵌入式Internet問題的最佳方案。

嵌入式接入網(wǎng)Intranet/Internet網(wǎng)原則上講,只要實現(xiàn)TCP/IP就可以.針對嵌入式設(shè)備連接涉及的兩個關(guān)鍵問題即傳送信息的媒質(zhì)和采用的協(xié)議.最常用的聯(lián)接模式是以太網(wǎng)通信介質(zhì)的有線連接與TCP/IP協(xié)議.其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議分層如圖1所示.利用網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC-Network InteRFace Controller)來實現(xiàn)物理層和鏈路層協(xié)議,同時微處理器運行嵌入式TCP/IP協(xié)議通信模塊來實現(xiàn)與Intranet/Internet網(wǎng)的連接.一旦這個目標(biāo)得以實現(xiàn),就能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下在任何時間從任何地點對位于任何其它地方的系統(tǒng)中的微控制器進行監(jiān)控,利用傳統(tǒng)的Web和因特網(wǎng)機制遠程監(jiān)視數(shù)據(jù)和運行情況控制,而且還能在合適的條件下對系統(tǒng)進行調(diào)試、升級和維護。