基于A(yíng)VR單片機的嵌入式“瘦服務(wù)器”系統設計

　　1 引言

　　21世紀，計算機的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)充滿(mǎn)機遇的階段――后PC時(shí)代。

　　繼PC機之后,形式多樣的數字化產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始成為信息處理的一大主要工具，并且正在逐步形成一個(gè)充滿(mǎn)商機的巨大產(chǎn)業(yè)。后PC時(shí)代的到來(lái)，使得人們開(kāi)始越來(lái)越多地接觸到一個(gè)新的概念――嵌入式產(chǎn)品。像手機、PDA(如商務(wù)通)等均屬于手持的嵌入式產(chǎn)品，VCD機、機頂盒等也屬于嵌入式產(chǎn)品，而像車(chē)載GPS系統、數控機床、網(wǎng)絡(luò )冰箱等同樣都采用嵌入式系統。形式多樣的數字化設備正努力把Internet連接到人們生活的各個(gè)角落，這意味著(zhù)，中國數字化設備的潛在消費者數量將以?xún)|為單位。嵌入式瘦服務(wù)器是嵌入式Internet時(shí)代的關(guān)鍵和核心技術(shù)之一，如果說(shuō)PC機的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)桌面系統的發(fā)展，那么，嵌入式瘦服務(wù)器的普及必將為嵌入式Internet產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無(wú)窮的推動(dòng)力。

　　中國擁有世界上最大的家用電子產(chǎn)品消費市場(chǎng)，

　　彩電、VCD等的擁有量都居世界第一，隨著(zhù)消費結構的改變，人們對家電的靈活性和可控性提出了更高的要求，這些只能通過(guò)家電的數字化和網(wǎng)絡(luò )化來(lái)實(shí)現。同時(shí)，現代化的醫療、測控儀器和機電產(chǎn)品也需要有專(zhuān)用的嵌入式瘦服務(wù)器的支持。這些需求都極大地刺激了嵌入式服務(wù)器的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

　　信息電器是指所有能提供信息服務(wù)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò )系統交互信息的消費類(lèi)電子產(chǎn)品，它具有典型信息服務(wù)功能，如：網(wǎng)絡(luò )瀏覽、視頻點(diǎn)播、文字處理、電子郵件、個(gè)人事物管理等，又應該簡(jiǎn)單易用、價(jià)格低廉、維護簡(jiǎn)便。

　　家用電器向數字化和網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展，電視機、冰箱、微波爐、電話(huà)等都將嵌入單片微處理機，并通過(guò)家庭控制中心與Internet連接，轉變?yōu)橹悄芫W(wǎng)絡(luò )家電。據估計，信息家電(網(wǎng)絡(luò )冰箱、機頂盒、家庭網(wǎng)關(guān)、數字機頂盒等)未來(lái)十年間總量可達到1億～1.5億臺，總市場(chǎng)需求將達到900億～1500億元。

　　未來(lái)的智能化家庭要求有能和Internet連接的控制設備。本文討論的“嵌入式瘦服務(wù)器”提供了完備的TCP/IP支持和以太網(wǎng)接口?？梢园褦底只译娊尤隝nternet，并提供遠程訪(fǎng)問(wèn)和控制網(wǎng)頁(yè)。

　　2 什么是“瘦服務(wù)器”

　　將完整的TCP/IP等網(wǎng)絡(luò )協(xié)議嵌入單片機系統，使單片機系統能夠完成服務(wù)器的基本功能，相對于正規的大型而完備的服務(wù)器，此單片機系統軟、硬件上都為小型，但是具備基本的組件，故稱(chēng)“瘦服務(wù)器”。本文的主要內容為：以AVR單片機為主控CPU芯片，提供“瘦服務(wù)器”的軟件、硬件的組成框圖。

　　該“瘦服務(wù)器” 的應用前途廣泛，可以應用于各行各業(yè)的Internet遠端監控系統中。

　　主要應用于：(1)網(wǎng)絡(luò )家電產(chǎn)品,通過(guò)該系統把數字化家電直接接入 Internet網(wǎng)絡(luò )，組成intelligentizedhome;(2)城市網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)售貨機;(3)城市交通Internet監控;(4)樓宇防火防盜Internet監控;(5)工廠(chǎng)生產(chǎn)設備Internet監控。應用實(shí)例如圖1所示。

3 硬件框圖和軟件框圖

　　此系統的硬件主要包括：主控CPU，以太網(wǎng)接口芯片，網(wǎng)頁(yè)存儲器和其它輔助電路。軟件包括：網(wǎng)絡(luò )協(xié)議軟件和應用層軟件。該系統通過(guò)以太網(wǎng)接口芯片接入Internet，用戶(hù)通過(guò)接入Internet的遠端PC、遠程IE瀏覽器，輸入該系統所配的IP網(wǎng)址，即可通過(guò)Internet向此“瘦服務(wù)器”發(fā)送一個(gè)請求網(wǎng)頁(yè)備份的命令。“瘦服務(wù)器”收到該命令，即將應用網(wǎng)頁(yè)的備份發(fā)至請求PC機端，并在IE瀏覽器上打開(kāi)。此時(shí)，用戶(hù)在打開(kāi)的網(wǎng)頁(yè)上填寫(xiě)各種控制參數和控制命令，完畢后提交。“瘦服務(wù)器”系統收到所有參數命令后，進(jìn)行相應的處理，通過(guò)單片機I/O來(lái)操縱連接到單片機的各種設備，同時(shí)將所得到的數據回傳至遠端用戶(hù)PC機上，以曲線(xiàn)表格等形式顯示。

　　本課題以Atmel公司的CPU、以太網(wǎng)接口芯片、網(wǎng)頁(yè)存儲器和相關(guān)芯片為硬件基礎，自主開(kāi)發(fā)TCP/IP相關(guān)組件及C語(yǔ)言代碼和智能家庭控制網(wǎng)頁(yè)。硬件部分的設計分為：主控單片機硬件設計，以太網(wǎng)接口芯片硬件設計，網(wǎng)頁(yè)存儲器硬件設計，其它輔助電路設計。

　　為了保證運行速度和系統處理信息容量，綜合其它因素，選定Atmel公司的ATmega103為主控單片機，其運行速度比51系列快20倍，內有64KRAM和128KROM。以太網(wǎng)接口芯片采用Crystal公司的CS8900,其處理速度、容量等性能都比較適合本系統。網(wǎng)頁(yè)存儲器采用Atmel公司的AT45D021 / Dataflash，其存儲容量達2Mbyte。外擴SRAM采用ASTC256。

　　其它輔助電路設計，采用FPGA應用技術(shù)加以集成，采用Atmel公司的大規?？删幊碳呻娐沸酒珹TF1502AS。硬件框架圖如圖2所示，嵌入軟件方案圖如圖3所示。全套嵌入軟件，在AVR單片機仿真機上開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用C51。

4 結束語(yǔ)

　　本文以ATMEGA103為主控CPU，提供了一種嵌入式"瘦服務(wù)器"的設計思路。嵌入式“瘦服務(wù)器”有廣闊的發(fā)展前景，愿本文提供的設計思路能起到拋磚引玉的作用。