嵌入式接入網有很多值得學習的地方，這里我們主要介紹嵌入式接入網及其網絡接口技術。嵌入式系統以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應了各種應用系統中對功能、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,在應用數量上遠遠超過了各種通用計算機。

嵌入式接入網Internet是近幾年隨著計算機網絡技術的普及和發展而發展起來的一項新興概念和技術,它通過為現有嵌入式系統增加因特網嵌入式接入網能力來擴展其功能,一般指設備通過嵌入式模塊而非PC系統直接接入Internet,以Internet為介質實現信息交互的過程,通常又稱為非PC接入。

嵌入式系統利用網絡接口控制芯片實現與網絡的通信功能,成本低,控制方便可靠,滿足系統對通信的要求.考慮到本身的特點,在大量工業領域中應用嵌入式設備功能比較單一,在上述網絡接口控制芯片接口程序的基礎上只需要開發簡化的嵌入式協議棧,就可滿足許多情況下的應用需求.目前,許多公司和組織致力于將以太網與現場總線實現無縫連接,使以太網越來越向底層延伸.以太網在現場設備中的應用研究和基于以太網的智能芯片的開發等也日益成為研究的熱點。

1 嵌入式接入網的主要方式

(1)采用高速的16/32Bit微控制器直接實現TCP/IP協議,這種方法的實現框圖如圖1所示.這種方式可以使嵌入式系統直接與Internet相連,有很大的靈活性.缺點是占用的系統資源較多,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上實現。

(2)使用嵌入式網關來實現,如圖2所示.各個嵌入式系統首先和網關進行通信,通信方式采用傳統的RS-232、RS-485等,由嵌入式網關負責實現TCP/IP協議,完成嵌入式系統的信息與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嵌入式接入網Internet的問題.缺點是需要一個專門的嵌入式網關,而且和各個嵌入式系統之間的通信同樣受到速度和距離的限制,這種方法的實現成本將會增加。

2 嵌入式系統的組成

嵌入式系統包括硬件和軟件兩部分.硬件包括處理器微處理器、存儲器及外設器件和30端口、圖形控制器等.軟件部分包括操作系統軟件(要求實時和多任務操作)和應用程序編程.嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器.嵌入式互聯的目標是嵌入式設備工作在以網絡為中心的環境中,把“孤立的目標系統”相互連接起來.為適應嵌入式分布處理結構和應用上網需求,嵌入式系統必需配有一種或多種網絡通信接口,使嵌入式微控制器不僅能執行傳統的控制功能,而且還能執行與連接因特網相關的功能,從而把標準網絡技術(TCP/IP)一直擴展到嵌入設備,由嵌入式系統自身實現Web服務器功能,這是解決嵌入式Internet問題的最佳方案。

嵌入式接入網Intranet/Internet網原則上講,只要實現TCP/IP網絡協議就可以.針對嵌入式設備連接涉及的兩個關鍵問題即傳送信息的媒質和采用的協議.最常用的聯接模式是以太網通信介質的有線連接與TCP/IP協議.其網絡體系結構與協議分層如圖1所示.利用網絡接口控制器(NIC-Network InteRFace Controller)來實現物理層和鏈路層協議,同時微處理器運行嵌入式TCP/IP協議通信模塊來實現與Intranet/Internet網的連接.一旦這個目標得以實現,就能在網絡環境下在任何時間從任何地點對位于任何其它地方的系統中的微控制器進行監控,利用傳統的Web和因特網機制遠程監視數據和運行情況控制,而且還能在合適的條件下對系統進行調試、升級和維護。