嵌入式Internet技术原理及方案.pdf

嵌入式 Internet 技术及其实现方案 （200072 上海市延长路 149 号上海大学 M4-401 室） 王峰 张宏伟 秦霆镐 王建 Wang, Feng Zhang, Hongwei Qin, Tinggao Wang, Jian 摘要：嵌入式Internet 技术在各行业中应用日益广泛，文章介绍了嵌入式 Internet 技术的原 理和几种实现方案。并讨论了嵌入式 TCP/IP 协议的原理及在嵌入式系统中实现 TCP/IP 的问 题，最终提出了一种嵌入式网关的应用实例，实现了单片机通过以太网联接 Internet 的目的。 关键词：嵌入式Internet ；嵌入式TCP/IP ；以太网；嵌入式网关 中图分类号: TP393 文献标识码:Ａ Embedded-Internet Technology and Its Application Scheme Abstract: Embedded-Internet technology has seen rapid development and great future in the industry. The paper represents the theory of Embedded Internet and couples of practical solutions. Meanwhile, the embedded TCP/IP protocol and its realization in the embedded system are discussed in the paper. In the end, an example of the Embedded Internet application is introduced for connecting the MCU with the Internet through Ethernet. Keywords: Embedded Internet, Embedded TCP/IP, Ethernet, Embedded gateway 1. 引言 在 Internet 的日益普及，信息共享程度的不断提高的今天，人们的工作和生活方式已经 有了革命性的改变。家庭电器和工业设备中无处不在的充满了单片机或微控制器(MCU) 。但 目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段，而工业上也只是利用孤立于 Internet 以外的 的控制通信网络（如 CAN,I2C,PROFIBUS 等现场总线）实现 MCU 组网[7] 。如果能将嵌入 式系统连接到应用广泛的 Internet 上面，或者在现有网络的基础上利用 Internet 为介质，则 可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方，从而进行远程监控[7] 。因此， 嵌入式 Internet 技术就应运而生，并成为业内的一大热点。 2 嵌入式 Internet 技术原理及方案 嵌入式 Internet 技术，也就是将嵌入式系统与 Internet 结合起来实现系统网络化，涉及 的两个关键问题即传送信息的媒质和采用的协议。与 Internet 相联接的途径可以是以太网或 者电话线等媒介。而在大多数工作场地都配有以太网，电子装置通过集线器（HUB）可以随 时插接。在家庭中，也有电力线和电话线等载体可以利用。如果是与局域网连接，只需要为 该装置设置硬的或软的 IP 地址就可。如果是利用电话线路，可以使用电话用户的 ID。现在 实现嵌入式电子装置的访问连通，几乎不成问题。所以嵌入式 Internet 技术的关键问题在于 如何在 MCU 中实现 Internet 上被广泛使用的 TCP/IP 通信协议。但是 TCP/IP 通信协议对于 计算机存储器、运算速度等的要求比较高，普通单片机无法达到其要求。根据各种 MCU 自 身的特性，实现 TCP/IP 协议的方法可分以下几种： 1) 高档 MCU 芯片 采用 ARM 内核的系列处理器或者 386EX 等高档 MCU ，其运算速度快，性能高，在 芯片上可以运行实时操作系统(RTOS) ，同时也可以嵌入完整的 TCP/IP 协议。 2) 32 位 MCU 芯片 32 位机也有足够的资源和能力运行 TCP/IP 协议和一些嵌入式操作系统。所以原则上讲， 实现思路和高档机一样。 3) 8/16 位 MCU 芯片 由于8 位和 16 位 MCU 的处理能力和存储问题，要实现 TCP/IP 协议是比