嵌入式Internet技術原理及其實現的研究

梁中華

摘 要：目前世界正處于第三次工業革命的大潮中，新興的互聯網技術飛速發展，逐漸在許多生產領域都得到了廣泛應用。嵌入式網絡技術是一種順應時代發展而出現的技術，他集合了傳統網絡技術與嵌入式技術的優點，可以快速實現資源共享。該文簡要分析嵌入式網絡的設計理論，并談談如何在實際工作中實現這一技術。

關鍵詞：互聯網 嵌入式 原理 實現

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（b）-0038-01

在社會經濟不斷發展的今天，各個生產、生活領域對信息交流、資源共享的需求不斷提高。為了滿足人們日常生產、生活的使用需求，發達國家的網絡工程人員在20世紀末設計了嵌入式網絡。作為當今第三次工業革命的杰出成果，嵌入式網絡技術結合了傳統網絡技術與嵌入技術，讓網絡與系統嵌入這兩種技術可以互相彌補不足，實現整體性能的提升。同時，嵌入網絡技術還妥善地處理了硬件設備在鏈接互聯網的過程中遇到的問題，在一定程度上消除了互聯網的局限性，優化了互聯網的性能。本文，筆者就嵌入技術與互聯網技術相互結合的原理展開討論，并分析二者結合的實現途徑。

1 嵌入互聯網技術的設計理論

1.1 系統嵌入互聯網技術的網絡連接介質

在常規的互聯網中，網絡使用的信息傳輸介質是電話網和Ethernet，所以嵌入式的設備可以經過Hub等信息生成裝置連接互聯網，這樣就形成了系統嵌入互聯網的信息傳輸。在工作生活中使用的電話線路和其他電線都能夠充當嵌入互聯網的信息傳輸中介。在使用時，只需給設備設定一個IP就能把硬件設備接入到LAN網絡中。或者在設備上輸入電話ID帳號也可以通過電話線路將設備連接到網絡中。總之，從當前系統嵌入技術的發展情況看，結合了嵌入技術的互聯網可以使用常規介質實現網絡連接，這樣就能有效降低嵌入網絡的設計及使用成本，讓這種技術造福更多的用戶。

1.2 系統嵌入網絡的信息傳輸協議

雖然將系統嵌入技術與互聯網相結合可以提高網絡的接入效率，但目前這種技術的實現仍然存在一個很大的問題，就是TCP/IP信息傳輸協議的落實問題。TCP/IP信息傳輸協議對設備內存的要求較高，并且這種協議需要ALU支持，但單片微型計算機（MCU）難以達到TCP/IP傳輸協議的運行需求。為使嵌入網絡可以進行信息傳輸，必須按照MCU設備的特點來實現網絡的信息傳輸協議[1]。

根據。筆者總結實現傳輸協議的方式主要有三種。

1.2.1使用較高級別的單片機CPU芯片

當前市場上最常見的主流單片機CPU是586EX，這種雙核CPU可以實現高速運算，并且運行性能十分平穩可靠，此外，這種處理器芯片可以為TCP/IP信息傳輸協議提供運行條件。

1.2.2 使用組合CPU芯片或32位數單片機CPU芯片

在單片機中使用組合CPU芯片或者32位數的CPU芯片都可以為TCP/IP信息傳輸協議提供順利運行的條件。但這種方法相對于使用較高級別的單片機CPU芯片而言，需要消耗的成本資金更多。

1.2.3 剔除TCP/IP信息傳輸協議中占用大量內存的多余功能

將TCP/IP信息傳輸協議中多余的占存功能剔除，這樣在協議運行時，CPU芯片就不需要承擔沉重的負荷，也不需要更換單片機中的CPU芯片。但這樣的改進方式無法滿足高級的使用要求，所以在成本充足前提下，可以采用更換高級CPU芯片或使用組合芯片的方式來提升設備的性能。

2 系統嵌入網絡的實現方法

2.1 通過PC協議轉換器實現系統嵌入網絡

通過個人計算機網關實現嵌入網絡技術這一方法最早出現在20世紀末，按照當前的網絡發展進程，使用PC網管的方式以及無法滿足高級的生產應用需求。因此，PC網關已經成為了實現嵌入網絡最基本的方法。網絡設計人員將個人計算機、網絡適配器、采集卡聯合起來構成Ethernet網絡的網關，再通過網關實數據傳輸協議的轉化，把現場網絡連通的所有設備與Ethernet網絡相連，這樣可以讓管理計算機處于Ethernet網絡之內，構成大規模的計算機控制系統。采用這樣的方式來實現嵌入網絡需要消耗大量資金成本，因此這種方式并不適宜應用在中小規模的控制系統中，不利于大范圍普及。

2.2 通過嵌入系統的協議轉換器實現系統嵌入網絡

雖然我們可以運用計算機網管來實現嵌入網絡，但這種方式僅適用于大規模的控制系統，所以在PC網關方法面世不久后，又出現了使用嵌入系統協議轉換器的方法。技術人員將信號采集卡、Ethernet網絡適配器、嵌入系統結合起來，構建起嵌入網絡。運用這樣的方式來構件嵌入網絡，可以提升網絡的運行性能，讓網絡運行可以更為靈活。嵌入網關中的任何軟體及硬件設備都能夠根據使用者的個人需要來增減。同時，嵌入網關還能讓互聯網轉變為計算機，將PC的功能添加給互聯網。比如，20世紀末出現的PC/104總線標準的單板機，這種機器內部存在許多I/O接口和固態硬盤，可以同時兼容多種不同版本的電子計算機應用程序，還能為TCP/IP信息傳輸協議提供順利運行的條件。采用這種方法來實現嵌入網絡需要消耗的成本同樣較高[2]。

2.3 運用MCU系統實現嵌入網絡

MCU系統構件嵌入網絡的方式與個人計算機網關相似，這兩種實現方法最大的區別是MCU系統不需要消耗太多的資金成本。隨著嵌入網關的普及率越來越高，Ethernet分散操控系統也日趨成熟，這樣的技術環境促成了家用電器的網絡化通過MCU系統實現嵌入網絡，構成的網絡能夠按照使用者的要求，更改控制系統，較少成本開銷。同時，TCP/IP信息傳輸協議能夠在網絡平臺上順利運行，并獨立處理網絡信息傳輸任務，還能像常規傳輸協議一樣進行點到點的數據交換、建設Ethernet網絡。按照當前的程序編輯接口技術水平，依靠高層數據傳輸協議軟件進行的網絡數據交換中的函數較為簡單，每個專業的網絡設計師都能獨立進行設計。此外看，MCU設備中的CPU價格低廉，所以通過RTOS設計嵌入網絡控制系統的難度不大。按照控制系統的運行性能來選擇RTOS軟件，可以提升控制系統的靈活性。

3 結語

總而言之，只有不斷實現科學技術創新，才能提高國家的生產實力與綜合鍋里。在知識經濟時代，隨著科學技術不斷發展，網絡技術已經成為了引領社會變革的核心技術。遵循一定原理，將傳統互聯網技術與系統嵌入技術相結合，可以設計出嵌入網絡，這種網絡可以提高信息傳輸速度，化解傳統互聯網的局限性，提高信息數據資源共享的效率，因此，作為軟件工程的專業人員，應積極研究嵌入網絡，將這一技術應用到更廣闊的領域中。

參考文獻

[1] 高小能，王馀鵬，郭志飛.單片機嵌入式Internet技術的Web應用實現[J].微型機與應用，2010（11）：104-105.endprint