探究嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)

戴旭

摘 要：在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速更新的現(xiàn)代發(fā)展中，嵌入式設(shè)備已經(jīng)成為人們生活不可或缺的一部分，如電話、電視、個人數(shù)字助理等，使得嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的運用變得更加廣泛，大大推動我國高科技技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。本文就嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連的體系結(jié)構(gòu)進行闡述，對嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計進行分析，提出嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的實現(xiàn)，以促進嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)不斷推廣。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)；設(shè)計；實現(xiàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.131

隨著各種設(shè)備的智能化發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用變得越來越廣泛，使得嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合運用成為其不斷發(fā)展的必然趨勢，以在串行通信的情況下，讓網(wǎng)絡(luò)的接入更加方便和快捷，對于降低其硬件需求有著重要影響，是嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)不斷應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。

1 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連的體系結(jié)構(gòu)

一般情況下，嵌入式設(shè)備都是通過串口的方式與網(wǎng)關(guān)相連，并且他們之間的通信是采用串行連接來完成，其中，網(wǎng)關(guān)是可以為其提供所需的遠程連接的機器，通常在工業(yè)控制中使用較多的是卡式PC，在智能家庭網(wǎng)絡(luò)中使用比較普遍的是家庭智能控制器。在實際運用過程中，網(wǎng)關(guān)所發(fā)揮的作用主要是集線器、協(xié)議轉(zhuǎn)換兩個方面，以將多個嵌入式設(shè)備連接在一起，從而實行集中化管理，最終實現(xiàn)內(nèi)部串口通信協(xié)議、外部網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之間的信息轉(zhuǎn)換，是確保信息安全、可靠傳輸?shù)闹匾緩健８鶕?jù)嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連的實際情況，控制臺所發(fā)布的相關(guān)請求，在通過網(wǎng)關(guān)后會被轉(zhuǎn)換成嵌入式系統(tǒng)的控制命令，從而在嵌入式系統(tǒng)中完成相關(guān)操作。與此同時，在嵌入式系統(tǒng)中還可以獲取控制臺所需的相關(guān)信息，并通過外部網(wǎng)絡(luò)的方式反饋到控制臺，最終有效完成嵌入式設(shè)備的遠程訪問與控制。

2 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計

在實踐過程中，嵌入式設(shè)備的正常運行必須遵循一定的協(xié)議，才能有效完成控制操作，并且，不同的嵌入式設(shè)備所接受的命令、輸出的信息都存在一定差異，因此，控制協(xié)議的主要作用是確保這些命令、信息的規(guī)范化。例如：在某個嵌入式設(shè)備中，它的主要組成結(jié)構(gòu)是動作部件、傳感器和指示燈等，控制協(xié)議的主要內(nèi)容是在接受任何命令時指示燈必須顯示，任何命令都可以從傳感器進行數(shù)據(jù)讀取，并在接受任何命令時確保動作部件同時啟動，一般上述這樣的協(xié)議很多，是其正常運行和完成各種操作的基礎(chǔ)保障。在嵌入式設(shè)備的正常運行中，控制臺所發(fā)送出來的請求必須與嵌入式設(shè)備所能接收的命名的格式相符，才能真正實現(xiàn)嵌入式設(shè)備的遠程操作。一般上述請求的轉(zhuǎn)換都是由驅(qū)動程序的中間層來完成的，主要是將控制中心發(fā)送的請求映射為嵌入式設(shè)備所能接收的操作命令，而這種功能的定義通常是通過控制臺、網(wǎng)關(guān)之間的通信協(xié)議來完成的。

根據(jù)嵌入式設(shè)備的運行情況來看，想要確保其訪問的安全性，在進行嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計時，需要在網(wǎng)關(guān)上設(shè)置合適的授權(quán)機制，才能讓控制臺正確使用網(wǎng)關(guān)的端口號、IP來進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問。因此，網(wǎng)關(guān)的端口號、IP來是保密的，一般不會對外公開，而控制臺想要登錄網(wǎng)關(guān)也必須經(jīng)認證通過后，才能正常使用外部網(wǎng)絡(luò)。一般情況下，控制臺登錄都是采用賬號方式，在網(wǎng)關(guān)管理員的管控下進行審核，并且，遠程控制臺只能使用授權(quán)的賬號進行登錄，嚴禁使用動態(tài)申請賬號，才能真正保證登錄的安全性和保密性。另外，控制協(xié)議的具體內(nèi)容和嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用有著直接聯(lián)系，其格式和實現(xiàn)方式具有一定多樣性，比較常見的格式是帶標識符的數(shù)據(jù)包，通常形式是“命令+數(shù)據(jù)”，如核實口令、修改口令、任命、強制采集、監(jiān)視、管理、登錄強求、網(wǎng)關(guān)關(guān)閉等。

3 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的實現(xiàn)

本文主要是以單片機作為嵌入式設(shè)備，對其完成控制操作的相關(guān)組成進行分析，以對嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的實現(xiàn)由比較具體的了解。其中，光電、機械部件主要是指報警器、指示燈、霍爾傳感器和電動馬達等，代理網(wǎng)關(guān)是PC，以通過Internet來實現(xiàn)嵌入式設(shè)備模擬器上機械部件、光電的遠程控制。首先，嵌入式系統(tǒng)是MCS-51單片機，代理網(wǎng)關(guān)是網(wǎng)關(guān)，采用串行通信的方式來連接。通常情況下，嵌入式設(shè)備的串行通信功能都是使用匯編語言來完成各種編寫的，其工作方式主要有八位的異步通信接口方式、移位寄存器輸入輸出方式、九位的異步通信接口方式等幾種。本文主要采用的是八位的異步通信接口方式。其次，設(shè)置合適的串行通信協(xié)議，以便網(wǎng)關(guān)串行通信順利進行，本文采用的是異步通信方式，通過幀的方式來進行數(shù)據(jù)的傳送，并使用中斷方式來實現(xiàn)單片機嵌入式設(shè)備的控制。一般遠程控制與網(wǎng)關(guān)都存在一定距離，是通過不同的協(xié)議來完成各種操作的，需要選擇正確的數(shù)據(jù)包服務(wù)方式，才能確保嵌入式設(shè)備的遠程控制能夠得到真正實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)的不斷運用，使得嵌入式設(shè)備的使用范圍不斷擴大，在一定程度上可以推動嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)不斷推廣，從而滿足各領(lǐng)域的發(fā)展需求，對于促進我國高科技技術(shù)快速發(fā)展有著重要影響。

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