基于單片機(jī)的Internet連接技術(shù)與方法

1.3.1IP2022的功能

IP2022為16位的高性能RISC處理器，速度可達(dá)120～160 MIPS，這種網(wǎng)絡(luò)微處理器采用軟件模塊在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)多種通信接口，特別適合于無線通信和基于網(wǎng)絡(luò)的控制應(yīng)用。IP2022是業(yè)界領(lǐng)先的單片網(wǎng)絡(luò)通信處理器，可以實(shí)現(xiàn)802.11a(11b、11g)、USB、I2C等協(xié)議接口?？稍谝粋€(gè)芯片上支持通信物理層Internet協(xié)議堆棧和特定設(shè)備的外設(shè)軟件模塊，并可在Internet上重構(gòu)。

1.3.2IP2022的結(jié)構(gòu)

IP2022片上有64K flash、16K SRAM(program)、4K SRAM(data)及10位ADC。其片內(nèi)的雙工通信模塊可以采用圖形化集成開發(fā)軟件來實(shí)現(xiàn)各種常見的通信接口，支持Windows98／2000操作系統(tǒng)，并配置了Red Hat的GNUPRO集成開發(fā)環(huán)境。IP2022由于其內(nèi)部含有全雙工串行控制器Ser／Des，能方便地從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式，所以能作為協(xié)議轉(zhuǎn)換器，它能直接與各種常用網(wǎng)絡(luò)接口連接，實(shí)現(xiàn)片內(nèi)10BaseT以太網(wǎng)、USB以及其他各種串行協(xié)議。IP2022的工作頻率為100 MHz，大多數(shù)指令均為單周期執(zhí)行，其吞吐量能滿足各種新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求。

1.3.3IP2022可提供的網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)IP模塊

①IP OS：運(yùn)行于IP2022的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；②IP Ethernet：實(shí)現(xiàn)10 BaseT MAC/PHY；③IP Stack：實(shí)現(xiàn)TCP／IP stack,包括TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，DHCP，Client SLIP;④IP File：文件系統(tǒng)；⑤IP Web:HTTP embedded Web server

1.3.4IP2022的網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用

IP2022有兩種評估套件給用戶使用，即基于以太網(wǎng)協(xié)議和基于Internet網(wǎng)協(xié)議的堆棧評估套件，它們支持 TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，DHCP，PPP，HTTP，STMP，DHCP，STMP和POP3等協(xié)議，同時(shí)也有相應(yīng)的軟件模塊供用戶使用，用戶可根據(jù)需要對這些軟件模塊進(jìn)行加載和調(diào)整。用戶可以用C語言編寫并完成自己的程序，還可對自己的系統(tǒng)直接進(jìn)行在線仿真、調(diào)試。IP2022單片機(jī)的程序存儲器采用FLASH結(jié)構(gòu)，用戶通過一個(gè)SPI接口將程序?qū)懭胄酒P2022單片機(jī)提供了在程序運(yùn)行當(dāng)中進(jìn)行再編程的能力，即可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程修改節(jié)點(diǎn)的程序，最終組成一個(gè)基于Internet的具有很強(qiáng)可塑性的在線測控網(wǎng)絡(luò)。

圖5是由網(wǎng)絡(luò)處理器IP2022組成的控制器框圖［8］。圖中IP2022一方面通過以太網(wǎng)接口接收二進(jìn)制文件，將它存儲到數(shù)據(jù)存儲器中；另一方面作為控制器，從數(shù)據(jù)存儲器中讀取二進(jìn)制文件，并解釋該文件，產(chǎn)生TCK、TMS、 TDI和TDO信號，對CPLD進(jìn)行在系統(tǒng)編程。目前可編程芯片廠商的配套軟件都可以產(chǎn)生SVF文件，把它轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格式的文件后，通過SVF網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)存儲器中，這樣就可以利用IP2022對CPLD進(jìn)行在系統(tǒng)編程。

23種接入Internet方法的比較

由于近年來Internet及通信產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體制造商都試圖將各種通信協(xié)議集成在一個(gè)芯片內(nèi)。但這種方法在實(shí)現(xiàn)過程中存在很多問題，惟一的解決方案是利用軟件來完成協(xié)議處理。由于IP2022具有100 MIPS的指令處理速度，加上它的虛擬外設(shè)軟件模塊，能滿足通常的嵌入式產(chǎn)品對處理性能的要求；同時(shí)，由于該單片機(jī)采用軟件來實(shí)現(xiàn)各種協(xié)議處理，便于將來在不改變硬件的情況下，只改變內(nèi)置程序即可升級整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的功能。而且，軟件模塊的選擇更加方便，功能也更加強(qiáng)大。由表1看出雖然新型的 Internet嵌入式微處理器的開發(fā)費(fèi)用和價(jià)格較高，但隨著其產(chǎn)量及其使用量的增大，其價(jià)格及開發(fā)費(fèi)用都會(huì)有較大的下降。

3單片機(jī)接入Internet網(wǎng)絡(luò)的前景展望

單片機(jī)通過嵌入式微處理器直接連入Internet網(wǎng)，這是單片機(jī)發(fā)展的 必然趨勢。如果把這種芯片嵌入到家電里，就可以通過網(wǎng)頁查看和控制空調(diào)、電冰箱、熱水器的運(yùn)行；如果把這種芯片嵌入到比較惡劣的環(huán)境里，就可以脫離輻射、高溫對人體的危害，并能得到實(shí)時(shí)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進(jìn)步和不斷拓展，以PC機(jī)和工作站為基礎(chǔ)，通過組建網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成實(shí)用的測控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率和共享信息資源，已成為現(xiàn)代 測控系統(tǒng)發(fā)展的方向。如果在測控系統(tǒng)中有更多不同類型的由單片機(jī)組成的智能設(shè)備也像計(jì)算機(jī)和工作站一樣成為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，充分利用目前已比較成熟的Internet網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，不僅能實(shí)現(xiàn)更多資源的共享、降低組建系統(tǒng)的費(fèi)用，還可提高測控系統(tǒng)的功能，并拓寬其應(yīng)用的范圍。

計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與測控技術(shù)的結(jié)合，使網(wǎng)絡(luò)化、分布式測控系統(tǒng)的組建更為方便。以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展及相關(guān)技術(shù)的不斷完善，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更大，應(yīng)用更廣。有專家預(yù)計(jì)，在不久的將來，地球?qū)⑴弦粚佑纱罅扛鞣N各樣電子設(shè)備組成的“通訊外殼”，它們將負(fù)責(zé)監(jiān)控城市、公路甚至整個(gè)環(huán)境，并會(huì)隨時(shí)將測得的數(shù)據(jù)信息直接傳入因特網(wǎng)。單片機(jī)技術(shù)也必將在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)生革命性的變化。

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