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嵌入式WEB模块.doc

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灵性活力,随处可见;智慧演绎,无处不在Embedded everywhere;Intelligence everywhere嵌入式 WEB 模 块清华大学工程物理系 龚光华 薛涛前言随着计算机的日益普及,互联网络(Internet)已经成为很多人日常生活的一部分。借助计算机高性能的处理器,大量复杂的网络应用得以实现。一位世界著名的汽车公司总裁曾说,在过去的几十年里,他的公司提供的计算能力比IBM 公司提供的计算能力多了好几十倍。也就是说,有更多的数目惊人的和计算机处理器功能相似,能力较弱的微处理器(Micro-Control Unit)围绕在我们日常生活的方方面面,为我们提供各种便捷的服务。一个统计显示,在日常的城市生活中,每个人每天至少和多达 50 个的微处理器打交道。这些众多的微处理器通常使用专门的通信方式:RS485、电流环、LonWorks、CAN、FieldBus 等来构建通信渠道。这些专门的通信方式把这些微处理器的处理范围局限在这些通信方式所能达到的区域之内,通常是几米到几百米的范围。而且这种通信方式只能在那些支持这些特殊的通信方式的设备之间使用,使用不同的通信方式的设备之间无法联系。这使得这些微处理器的应用被局限在一个很小的范内那。互联网络是覆盖率极广、联网设备众多、协议完善、功能强大的一种通信方式,已经成为社会重要的基础信息设施,是重要的信息流通渠道。具备互联网络的接入功能,已经成为众多使用微处理器的嵌入式应用的发展方向。随着Internet 的日益普及,将嵌入式系统接入 Internet 的想法也变得更加现实和充满诱惑,通过 Internet 可以获得真实世界的各个状态的实时变化,并且通过Internet 远程控制、调节,使之达到我们的要求。比如将世界各地的气象站、水文站联入 Internet,不仅可以实现无人监控,而且可以随时了解当时各地的状况;通过 Internet 对住宅进行远程监测与控制(如室内温度监测,空调遥控等) ;跨国公司对国外的工厂、生产线的监控;大型设备的远程管理与维护等。这样我们所面对的 Internet 将不仅仅是服务器硬盘中的文件和数据,而是一个充满生机的现实世界。使用互联网络的接入功能将给嵌入式的微处理器应用带来很多好处:利用无所不在的互联网络,可以从全球的任何一个角落实现对设备的监控;利用开放的 TCP/IP 网络通信协议,任何的计算机都可以使用通用的网络浏览软件访问设备,不需要专门的计算机和专门的软件;设备的信息通过网页的形式体现,可以使用数据、图表、动画等各种丰富的表现方式。这种具有互联网络接入的嵌入式设备可以应用在诸多场合:信息家电:冰箱、空调、电饭煲、微波炉等的网络化;智能家庭管理系统: 三表抄表,家电远程控制,防火防盗系统; 工业自动化:过程控制、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统;POS 网络及电子商务:公共交通无接触智能卡发行系统,公共电话卡发行系统,自动售货机;金融电子化:查询帐目、浏览交易证券行情。“嵌入式 WEB 模块”项目的目的正是提供这样的一个具有互联网络接入功能的可以进行二次开发的通用模块。一: 系统结构在系统结构设计上,考虑了现有的各种嵌入式网络实现的方案。这些方案通常分为两类:一种是使用例如 8051 之类的 8 位微处理器构成,这类系统造价低廉,开发简单;但是由于微处理器的处理能力限制,其对 TCP/IP 协议的支持不完善,只能实现最基本的通信协议能力。在二次开发能力和通信可靠性上都不能令人满意。另一种是使用例如 MPC860 等 32 位微处理器构成的面向高端应用的方案。这种系统对功能和性能的考虑远远多于对成本的考虑,使得这些方案只能在设计诸如交换机、路由器等设备时才采用。通常采用商用的实时操作系统,借助这些系统完善的网络通信协议栈完成网络接入。对于众多的低端应用,其成本和开发周期成为应用的致命缺陷。所以我们考虑选择一种处理能力较强,系统成本较低的处理器来实现嵌入式模块。完成后的模块要能够具有一定的剩余处理能力,提供给二次开发;要具有丰富的外围模块,以便设计不同的具体应用;成本要低廉,面向众多低端应用;具有一定的数据处理能力,面对日益普及的网络多媒体应用场合。Motorola 的 DSP56805 极好的满足了这些要求:40MIPS 的处理能力,完成网络协议后还有足够的能力完成其他应用。丰富的外围模块百元左右的成本,只要添加其他必要的应用电路和器件即可完成产品。MCU+DSP 的架构,应付控制和数据处理的双重需要。CAN,UART 的外围通信接口,和已有的嵌入式应用很好兼容RTL8019AS 是由台湾睿昱(Realtek)公司生产的一种高度集成的以太网控制器。具有以下特点:适应于 Ethernet II、IEEE802.3 、10Bas
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