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嵌入式Internet技术及其实现方案

类别：嵌入式系统阅读：1298

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。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。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：

高1)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

是比较困难的。因此要根据其特点，对TCP/IP协议进行简化，保留其最基

本的东西。同时，上层协议可不用或者简单实现。即将原来的TCP/IP协议

转变成嵌入式TCP/IP协议，我们随后会具体介绍。

由TCP/IP协议在MCU中的实现方法和嵌入式系统的要求，一般实现

嵌入式Internet的方案有以下几种：

把标准网络协议（1.TCP/IP）一直扩展到嵌入式设备当中，由嵌入式

系统自身实现联网功能，每个设备都可与Internet相连。这是解决问题的最

佳方案及未来电器、设备的发展方向。例如Netscillon公司的ARM+NET系

列芯片，将其嵌入到任何设备中既可实现上网。此方案对微处理器性能的要

求较高。

通过专2.用的WEB服务器实现。在现有的嵌入式系统中大量使用的

是8位和16位MCU，并不要求每个设备都直接连到Internet上，用户可以

通过Internet接近设备，然后再用轻量级网络扩展到多个设备上。如电力线、

RS-485、RS-232、I2C等。专用WEB服务器可作为子网设备路由器来转换

和实现嵌入式系统与外部网的通信。emWare公司专门为嵌入式微控制器设

备设计的网络服务器。

通过3.嵌入式网关（emGateway）联接。嵌入式网关运行TCP／IP协

议，与嵌入式设备轻量级网络(如RS-232，RS-485，现场总线等)相连接，提

供与Internet或局域网的协议转换及路由功能。