| 摘要：本文簡(jiǎn)介Webchip智能Internet網(wǎng)絡(luò)接口芯片及其應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：Webchip Internet MCUNet Gateway 引言 今天人們生活在一個(gè)信息時(shí)代,Internet技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了人們的工作和生活中,網(wǎng)上瀏覽,電子郵件,文件傳輸?shù)?讓人們了解和交換信息變得容易而簡(jiǎn)單。Internet已經(jīng)成為信息社會(huì)中很重要的組成部分。 但是到目前為止, Internet技術(shù)產(chǎn)要還是運(yùn)用在人與人（或團(tuán)體）之間信息的交流。例如E-mail、WEB瀏覽等,即使是Internet技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用,例如電子商務(wù)e-business,也僅僅停留在企業(yè)與企業(yè)或與個(gè)人在商務(wù)方面的信息交換上。因此,過去我們對(duì)Internet的理解也一直停留在這個(gè)觀念上。這其實(shí)是一種狹隘的理解,它在很大程度上制約了人們從其它領(lǐng)域去獲得與人們工作和生活密切相關(guān)的重要信息。例如從一些電子設(shè)備中采集信息并去控制它們。 如今人們的目光已經(jīng)起來越集中到日常生活中的一些電子設(shè)備上。例如移動(dòng)電話、汽車、自動(dòng)售貨機(jī)、電表、保安系統(tǒng)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備等。這些電子設(shè)備都有一些共同的特點(diǎn),即內(nèi)部都有嵌入式微控制器（MCU）,它能夠提供一定的服務(wù)和控制功能,能夠獲取、利用一些信息等。如何讓這些電子設(shè)備跟Internet連接起來,以便人們能夠遠(yuǎn)程獲得這些電子設(shè)備的信息并控制它們的運(yùn)行,已成為今天信息界關(guān)注的焦點(diǎn)。 縱觀這些設(shè)想和應(yīng)用,Internet技術(shù)將深入到人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯碾娮釉O(shè)備中,而且勢(shì)不可擋。Webchip智能Internet網(wǎng)絡(luò)芯片就是為了滿足這種需求而設(shè)計(jì)的。 電子設(shè)備接入Internet的實(shí)現(xiàn)方法 電子設(shè)備與Internet連接的可行方案 電子設(shè)備一般都是以單片機(jī)為核心的一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。目前電子設(shè)備與Internet連接有三種可行的方案。 第一種方案是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部支持TCP/IP協(xié)議,如圖1所示。它實(shí)質(zhì)上由MCU及內(nèi)部固化TCP/IP協(xié)議的芯片組成應(yīng)用系統(tǒng)的核心。此方案中,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可以直接撥號(hào)上網(wǎng),硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單,也不需要其它中間環(huán)節(jié)的支持。但由于單片機(jī)使用了TCP/IP協(xié)議芯下,因此需要大容量的程序存儲(chǔ)器,而且要求MCU有較高的運(yùn)行速度。應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工程師還必須熟悉TCP/IP協(xié)議和相關(guān)的接口,軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜,工作量大。另外每一個(gè)電子設(shè)計(jì)都要申請(qǐng)一個(gè)IP地址,而IP地址資源是有限的,而且使用還要付費(fèi),成本較高。 以這種方案實(shí)現(xiàn)的有Scenix Semicon-ductor公司的SX-stack和Seiko公司的S7600A芯片等。 第二種方案是利用emWare公司開發(fā)的EMIT TM技術(shù),如圖2所示。根據(jù)emWare公司的電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,在應(yīng)用系統(tǒng)的單片機(jī)內(nèi)部使用emNet協(xié)議,再通過emGateway TM與Internet網(wǎng)連接。該方案由于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通過emGateway TM在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)的,應(yīng)用系統(tǒng)MCU只使用較簡(jiǎn)單的emNet協(xié)議,因此對(duì)MCU的要求較低。但應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師必須熟悉emNet協(xié)議和相關(guān)的接口,原來客戶應(yīng)用系統(tǒng)的MCU也不一定符合要求,并且軟硬件設(shè)計(jì)的工作量仍然較大。同時(shí),應(yīng)用系統(tǒng)的單片機(jī)處理emNet協(xié)議要占用一定的系統(tǒng)資源。Micro-chip公司和PILIPS公司都在此基礎(chǔ)上有相關(guān)的產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)。 第三種方案由力源公司開發(fā)研制,它是MCU應(yīng)用系統(tǒng)通過Webchip網(wǎng)絡(luò)芯片與Gateway連接,再進(jìn)入Internet網(wǎng),如圖3所示。Webchip內(nèi)部固化了MCUNet協(xié)議,它與emGateway TM協(xié)議兼容。應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師完全不必考慮任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,只需要解釋并執(zhí)行Webchip傳送過來的指令和數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接。MCUNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由Webchip來完成。如同設(shè)計(jì)一個(gè)UART系統(tǒng)中選用UART接口芯片一樣,當(dāng)需要將電子設(shè)備與Internet連接時(shí),選用Webchip可以節(jié)省MCU的資源,設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。 Webchip方案的優(yōu)點(diǎn) 通過對(duì)以上3種方案的比較說明,使用第三種方案有如下突出的優(yōu)點(diǎn)：1.應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師不需要考慮MCU與Gateway之間復(fù)雜的通信協(xié)議,只需要解釋并執(zhí)行Webchip傳送過來的命令,而Webchip與MCU之間的命令只有十多條,傳送格式簡(jiǎn)單易懂。使用Webchip在很大程度上簡(jiǎn)化了應(yīng)用軟硬件設(shè)計(jì)的工作量,可以縮短MCU應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期。 2.降低了對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)中MCU性能的要求,減少了應(yīng)用系統(tǒng)硬件開支。由于MCU與Gateway之間通信協(xié)議都是由Webchip來處理,因此極大地減少了應(yīng)用系統(tǒng)中MCU的工作量,MCU可以去處理其它更多的事務(wù)。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)很簡(jiǎn)單時(shí),可以使用性不高、價(jià)格低廉的MCU組成一個(gè)可以連接Internet的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 3.成本低廉。其一是由于應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,從而縮短了軟硬件的開發(fā)周期;其二是降低了應(yīng)用系統(tǒng)MCU性能要求和其它外設(shè)的硬件需求。 Webchip網(wǎng)絡(luò)芯片 Webchip作用就是解釋通訊協(xié)議,控制數(shù)據(jù)傳輸,使MCU應(yīng)用系統(tǒng)不用去管理協(xié)議的具體內(nèi)容,只需要解釋和執(zhí)行Webchip送來的命令,Webchip與MCU之間的命令有17條。 Webchip主要由以下4個(gè)部分組成： 1.Webchip與Gateway通訊及其通訊控制單元。通過控制字可選擇通信電路類型,如RS-232,RS-485,Modem等。 2.協(xié)議轉(zhuǎn)換層。在這個(gè)轉(zhuǎn)換層中,完成數(shù)據(jù)包的識(shí)別、校驗(yàn)、有效數(shù)據(jù)的提取和判斷等。 3.Webchip與MCU通訊及其通訊控制單元。 4.中央控制單元�？刂埔陨�3個(gè)單元的協(xié)調(diào)運(yùn)行,完成對(duì)Webchip的管理。 Webchip與MCU之間是通過控制命令交換信息的。這些命令結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能強(qiáng)大。 MCUNet協(xié)議 MCUNet協(xié)議是MCU電子設(shè)備與計(jì)算機(jī)平臺(tái)上的Gateway建立聯(lián)系的一種軟件協(xié)議。MCUNet協(xié)議結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能很強(qiáng)。 MCUNet協(xié)議首先規(guī)定了一種主從關(guān)系,Gateway永遠(yuǎn)是主系統(tǒng),而電子設(shè)備永遠(yuǎn)是從系統(tǒng)。Gateway可以授權(quán)電子設(shè)備回?fù)埽╟allback)。 其次,MUCNet定義了電子設(shè)備系統(tǒng)的狀態(tài)性能參數(shù)表和變量表。電子設(shè)備與Gateway之間信息交換的過程是建立在MCU系統(tǒng)狀態(tài)性能參數(shù)表和變量表基礎(chǔ)上的。 電子設(shè)備的系統(tǒng)狀態(tài)性能參數(shù)表的作用是把電子設(shè)備系統(tǒng)的一些特性參數(shù)告訴Gateway,如系統(tǒng)變量表中變量的個(gè)數(shù),變量表所占用的字節(jié)數(shù),非易失性存儲(chǔ)器的大小,字符串的表達(dá)類型（ASDII,UNICODE或其它）等。 電子設(shè)備的系統(tǒng)變量表的作用就是把MCU與Gateway之間需要交換的信息羅列出來,通過一個(gè)變量表來表達(dá)。MCU與Gateway之間所有交換的信息都在這個(gè)變量表的表達(dá)范圍之內(nèi)。超出變量表的信息Gateway將不予受理。 Webchip應(yīng)用 下面以一個(gè)具體例子說明使用Webchip家族中的PS2000進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程。 以家用空調(diào)控制應(yīng)用系統(tǒng)為例,原理框圖如圖4所示。在這個(gè)系統(tǒng)中,為了確定設(shè)計(jì)的電子設(shè)備的ID號(hào)是唯一的,需要加入一片由DALLAS公司生產(chǎn)的電子標(biāo)簽。通過這個(gè)唯一的ID號(hào)區(qū)分不同的電子設(shè)備。 我們?cè)O(shè)定4個(gè)變量需要遠(yuǎn)程控制,即：1.設(shè)定空調(diào)的開關(guān)狀態(tài); 2.選擇空調(diào)的工作模式,如制冷、加熱、換氣等; 3.設(shè)定房間的溫度; 4.定時(shí)設(shè)定 當(dāng)確定以上的控制變量后,首先要建立變量表（見下頁）,詳細(xì)說明請(qǐng)參閱文獻(xiàn)[2]。 MCU網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是建立這兩個(gè)表。運(yùn)行時(shí)MCU接收Webchip傳送來的命令,對(duì)這些命令進(jìn)行分析處理并實(shí)施控制。 將MCU應(yīng)用系統(tǒng)與本地的計(jì)算機(jī)連接,在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)Gateway。再設(shè)計(jì)一個(gè)能控制中央空調(diào)的網(wǎng)頁,這樣在全球任何地方都可以通過Internet控制家里的空調(diào)器。 | 
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