基于單片機的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)現多種通信接口，特別適合于無(wú)線(xiàn)通信和基于網(wǎng)絡(luò )的控制應用。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)議堆棧和特定設備的外設軟件模塊，并可在Internet上重構。

1.3.2IP2022的結構

IP2022片上有64K flash、16K SRAM(program)、4K SRAM(data)及10位ADC。其片內的雙工通信模塊可以采用圖形化集成開(kāi)發(fā)軟件來(lái)實(shí)現各種常見(jiàn)的通信接口，支持Windows98／2000操作系統，并配置了Red Hat的GNUPRO集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。IP2022由于其內部含有全雙工串行控制器Ser／Des，能方便地從一種格式轉換為另一種格式，所以能作為協(xié)議轉換器，它能直接與各種常用網(wǎng)絡(luò )接口連接，實(shí)現片內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，大多數指令均為單周期執行，其吞吐量能滿(mǎn)足各種新型網(wǎng)絡(luò )應用的要求。

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

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

1.3.4IP2022的網(wǎng)絡(luò )通信應用

IP2022有兩種評估套件給用戶(hù)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)也有相應的軟件模塊供用戶(hù)使用，用戶(hù)可根據需要對這些軟件模塊進(jìn)行加載和調整。用戶(hù)可以用C語(yǔ)言編寫(xiě)并完成自己的程序，還可對自己的系統直接進(jìn)行在線(xiàn)仿真、調試。IP2022單片機的程序存儲器采用FLASH結構，用戶(hù)通過(guò)一個(gè)SPI接口將程序寫(xiě)入芯片。IP2022單片機提供了在程序運行當中進(jìn)行再編程的能力，即可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )遠程修改節點(diǎn)的程序，最終組成一個(gè)基于Internet的具有很強可塑性的在線(xiàn)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(guò)以太網(wǎng)接口接收二進(jìn)制文件，將它存儲到數據存儲器中；另一方面作為控制器，從數據存儲器中讀取二進(jìn)制文件，并解釋該文件，產(chǎn)生TCK、TMS、 TDI和TDO信號，對CPLD進(jìn)行在系統編程。目前可編程芯片廠(chǎng)商的配套軟件都可以產(chǎn)生SVF文件，把它轉換成二進(jìn)制格式的文件后，通過(guò)SVF網(wǎng)絡(luò )傳送到數據存儲器中，這樣就可以利用IP2022對CPLD進(jìn)行在系統編程。

23種接入Internet方法的比較

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

3單片機接入Internet網(wǎng)絡(luò )的前景展望

單片機通過(guò)嵌入式微處理器直接連入Internet網(wǎng)，這是單片機發(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(guò)網(wǎng)頁(yè)查看和控制空調、電冰箱、熱水器的運行；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)的現場(chǎng)數據。隨著(zhù)計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的進(jìn)步和不斷拓展，以PC機和工作站為基礎，通過(guò)組建網(wǎng)絡(luò )來(lái)構成實(shí)用的測控系統，提高生產(chǎn)效率和共享信息資源，已成為現代 測控系統發(fā)展的方向。如果在測控系統中有更多不同類(lèi)型的由單片機組成的智能設備也像計算機和工作站一樣成為網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)，充分利用目前已比較成熟的Internet網(wǎng)絡(luò )設施，不僅能實(shí)現更多資源的共享、降低組建系統的費用，還可提高測控系統的功能，并拓寬其應用的范圍。

計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與測控技術(shù)的結合，使網(wǎng)絡(luò )化、分布式測控系統的組建更為方便。以Internet為代表的計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)迅猛發(fā)展及相關(guān)技術(shù)的不斷完善，使得計算機網(wǎng)絡(luò )的規模更大，應用更廣。有專(zhuān)家預計，在不久的將來(lái)，地球將披上一層由大量各種各樣電子設備組成的“通訊外殼”，它們將負責監控城市、公路甚至整個(gè)環(huán)境，并會(huì )隨時(shí)將測得的數據信息直接傳入因特網(wǎng)。單片機技術(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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