智能家居嵌入式Internet四大控制技術(shù)

智能家居為了實(shí)現遠程監控以及與外部網(wǎng)絡(luò )的通信，必須要實(shí)現單片機系統的Internet接入，智能家居中的嵌入式Internet技術(shù)在此發(fā)揮了很大作用。單片機采用互聯(lián)網(wǎng)通訊與控制具有很好的實(shí)用價(jià)值，可以很容易地實(shí)現遠程的控制與監測，也是信息家電要實(shí)現的主要目標。然而目前利用單片機實(shí)現嵌入式因特網(wǎng)方案的技術(shù)難點(diǎn)在于：如何利用單片機自身有限的資源對信息進(jìn)行TCP/IP協(xié)議處理，使之變成可以在因特網(wǎng)上傳輸的IP數據包。從解決這一技術(shù)出發(fā)，目前出現如下幾種方案：

(1)32位MCU+RTOS

采用32位高檔單片機，在RTOS(實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統)平臺上進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，在嵌入式單片機系統中集成TCP/IP協(xié)議，實(shí)現TCP/IP的協(xié)議處理，這一協(xié)議可以采用軟件來(lái)實(shí)現，也可以通過(guò)硬件進(jìn)行軟件的簡(jiǎn)化。這種配置要求單片機有一定的存儲空間來(lái)實(shí)施TCPIIP協(xié)議。目前國內較為流行的RTOS有VxWorks，pSOS，Nucleus，QNX，WindowsCE等。

由于采用高檔單片機，此方案可以完成很多復雜的功能，但成本較高，開(kāi)發(fā)周期較長(cháng)，需要購買(mǎi)昂貴的RTOS開(kāi)發(fā)軟件，對開(kāi)發(fā)人員的能力要求較高。

(2)8位MCU+TCP/IP協(xié)議芯片

這個(gè)方案是由MCU和固化了TCP/IP協(xié)議的芯片組成應用系統的核心。應用系統可以直接撥號上網(wǎng)，硬件電路相對簡(jiǎn)單，但需要大容量的存儲器，如果使用的TCP/IP協(xié)議芯片是軟件固化的，還要求MCU有較高的運行速度。采用這種方案的芯片有ScenixSemiconductor公司的SX-stack，Seiko公司的57600A，iReady公司的InternetTuner，ConnectOne公司的iChip等。其中Scenix單片機為軟件固化協(xié)議，軟件協(xié)議棧用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，存儲在單片機的FLASH程序存儲器中;其它芯片則為硬件固化，硬件TCP/IP協(xié)議堆棧作為MCU和Internet之間的加速器。

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是將8位單片機系統直接與Internet相連，可以使用PC機通過(guò)Internet遠程訪(fǎng)問(wèn)單片機系統，也可以使用單片機系統將信息通過(guò)Internet發(fā)送到遠程PC或其它終端上。但應用系統的設計工程師必須熟悉TCP/IP等協(xié)議和相關(guān)接口，軟件設計量較大。另外每個(gè)電子設備都需要一個(gè)IP地址，因此需要擴充IP協(xié)議才能到更好的支持。

(3)MCU+EMIT協(xié)議+emGateway

利用emWare公司開(kāi)發(fā)的EMIT(EmbeddedMicroInternetworkingTechnology，嵌入式微Internet網(wǎng)絡(luò )技術(shù))，在應用系統的MCU內部使用emNet協(xié)議，再通過(guò)emGateway與Internet連接。EmGateway網(wǎng)絡(luò )軟件接口可以安裝在計算機、TV機頂盒或專(zhuān)用的家用電器服務(wù)器中，它支持TCP/IP協(xié)議并運行HTTP服務(wù)程序，作為用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )瀏覽器遠程訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器。EmGateway通過(guò)RS-232，RS-485，CAN、紅外及射頻等通信方式與多個(gè)嵌入式設備相連，每個(gè)嵌入式設備的應用程序包含的一個(gè)獨立的通信任務(wù)，稱(chēng)為emMicro，監測嵌入式設備中預先定義的各個(gè)變量，并將結果反饋到emGateway中，同時(shí)emMicr。還可以解釋Gateway的命令，修改設備中的變量或進(jìn)行某種控制。EmMicro和emGateway一起為嵌入式設備提供了Internet功能。

由于復雜的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議是通過(guò)emGateway在PC機上實(shí)現的，應用系統MCU只使用較簡(jiǎn)單的emNet協(xié)議，因此對MCU的要求較低。但應用系統設計工程師必須熟悉emNet協(xié)議和相關(guān)的接口，原來(lái)客戶(hù)應用系統的MCU也不一定符合要求，并且軟硬件設計的工作量仍然較大。同時(shí)，應用系統的單片機處理emNet協(xié)議要占用一定的系統資源。

(4)MCU+Webchip+PC網(wǎng)關(guān)

所謂Webchip是獨立于各種微控制器的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )接口芯片，它通過(guò)標準的輸入、輸出口與各種MCU相連。MCU通過(guò)Webchip與網(wǎng)關(guān)連接即可接收并執行經(jīng)由Internet遠程傳來(lái)的命令或將數據交給Webchip發(fā)送出去。

Webchip的主要優(yōu)點(diǎn)在于：對MCU應用系統的設計工程師來(lái)說(shuō)，無(wú)需熟悉復雜的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議及其接口;對MCU芯片來(lái)說(shuō)，對運行速度和存儲器容量等方面無(wú)特殊要求;軟件設計只需要增加一小段接口程序，其它無(wú)需作大的改動(dòng)，在大程序上簡(jiǎn)化了應用設計的工作量，可以縮短MCU應用系統的設計周期。

以上四種方案從不同途徑實(shí)現了MCU應用系統與Internet的連接，再加上RS-232，RS-485總線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)射頻或紅外控制模塊等擴展方案，就可以構成小型的家庭控制網(wǎng)絡(luò )。

智能家居為了實(shí)現遠程監控以及與外部網(wǎng)絡(luò )的通信，必須要實(shí)現單片機系統的Internet接入，智能家居中的嵌入式Internet技術(shù)在此發(fā)揮了很大作用。單片機采用互聯(lián)網(wǎng)通訊與控制具有很好的實(shí)用價(jià)值，可以很容易地實(shí)現遠程的控制與監測，也是信息家電要實(shí)現的主要目標。