嵌入式Internet技术原理及其实现的研究

梁中华

摘 要：目前世界正处于第三次工业革命的大潮中，新兴的互联网技术飞速发展，逐渐在许多生产领域都得到了广泛应用。嵌入式网络技术是一种顺应时代发展而出现的技术，他集合了传统网络技术与嵌入式技术的优点，可以快速实现资源共享。该文简要分析嵌入式网络的设计理论，并谈谈如何在实际工作中实现这一技术。

关键词：互联网 嵌入式 原理 实现

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（b）-0038-01

在社会经济不断发展的今天，各个生产、生活领域对信息交流、资源共享的需求不断提高。为了满足人们日常生产、生活的使用需求，发达国家的网络工程人员在20世纪末设计了嵌入式网络。作为当今第三次工业革命的杰出成果，嵌入式网络技术结合了传统网络技术与嵌入技术，让网络与系统嵌入这两种技术可以互相弥补不足，实现整体性能的提升。同时，嵌入网络技术还妥善地处理了硬件设备在链接互联网的过程中遇到的问题，在一定程度上消除了互联网的局限性，优化了互联网的性能。本文，笔者就嵌入技术与互联网技术相互结合的原理展开讨论，并分析二者结合的实现途径。

1 嵌入互联网技术的设计理论

1.1 系统嵌入互联网技术的网络连接介质

在常规的互联网中，网络使用的信息传输介质是电话网和Ethernet，所以嵌入式的设备可以经过Hub等信息生成装置连接互联网，这样就形成了系统嵌入互联网的信息传输。在工作生活中使用的电话线路和其他电线都能够充当嵌入互联网的信息传输中介。在使用时，只需给设备设定一个IP就能把硬件设备接入到LAN网络中。或者在设备上输入电话ID帐号也可以通过电话线路将设备连接到网络中。总之，从当前系统嵌入技术的发展情况看，结合了嵌入技术的互联网可以使用常规介质实现网络连接，这样就能有效降低嵌入网络的设计及使用成本，让这种技术造福更多的用户。

1.2 系统嵌入网络的信息传输协议

虽然将系统嵌入技术与互联网相结合可以提高网络的接入效率，但目前这种技术的实现仍然存在一个很大的问题，就是TCP/IP信息传输协议的落实问题。TCP/IP信息传输协议对设备内存的要求较高，并且这种协议需要ALU支持，但单片微型计算机（MCU）难以达到TCP/IP传输协议的运行需求。为使嵌入网络可以进行信息传输，必须按照MCU设备的特点来实现网络的信息传输协议[1]。

根据。笔者总结实现传输协议的方式主要有三种。

1.2.1使用较高级别的单片机CPU芯片

当前市场上最常见的主流单片机CPU是586EX，这种双核CPU可以实现高速运算，并且运行性能十分平稳可靠，此外，这种处理器芯片可以为TCP/IP信息传输协议提供运行条件。

1.2.2 使用组合CPU芯片或32位数单片机CPU芯片

在单片机中使用组合CPU芯片或者32位数的CPU芯片都可以为TCP/IP信息传输协议提供顺利运行的条件。但这种方法相对于使用较高级别的单片机CPU芯片而言，需要消耗的成本资金更多。

1.2.3 剔除TCP/IP信息传输协议中占用大量内存的多余功能

将TCP/IP信息传输协议中多余的占存功能剔除，这样在协议运行时，CPU芯片就不需要承担沉重的负荷，也不需要更换单片机中的CPU芯片。但这样的改进方式无法满足高级的使用要求，所以在成本充足前提下，可以采用更换高级CPU芯片或使用组合芯片的方式来提升设备的性能。

2 系统嵌入网络的实现方法

2.1 通过PC协议转换器实现系统嵌入网络

通过个人计算机网关实现嵌入网络技术这一方法最早出现在20世纪末，按照当前的网络发展进程，使用PC网管的方式以及无法满足高级的生产应用需求。因此，PC网关已经成为了实现嵌入网络最基本的方法。网络设计人员将个人计算机、网络适配器、采集卡联合起来构成Ethernet网络的网关，再通过网关实数据传输协议的转化，把现场网络连通的所有设备与Ethernet网络相连，这样可以让管理计算机处于Ethernet网络之内，构成大规模的计算机控制系统。采用这样的方式来实现嵌入网络需要消耗大量资金成本，因此这种方式并不适宜应用在中小规模的控制系统中，不利于大范围普及。

2.2 通过嵌入系统的协议转换器实现系统嵌入网络

虽然我们可以运用计算机网管来实现嵌入网络，但这种方式仅适用于大规模的控制系统，所以在PC网关方法面世不久后，又出现了使用嵌入系统协议转换器的方法。技术人员将信号采集卡、Ethernet网络适配器、嵌入系统结合起来，构建起嵌入网络。运用这样的方式来构件嵌入网络，可以提升网络的运行性能，让网络运行可以更为灵活。嵌入网关中的任何软体及硬件设备都能够根据使用者的个人需要来增减。同时，嵌入网关还能让互联网转变为计算机，将PC的功能添加给互联网。比如，20世纪末出现的PC/104总线标准的单板机，这种机器内部存在许多I/O接口和固态硬盘，可以同时兼容多种不同版本的电子计算机应用程序，还能为TCP/IP信息传输协议提供顺利运行的条件。采用这种方法来实现嵌入网络需要消耗的成本同样较高[2]。

2.3 运用MCU系统实现嵌入网络

MCU系统构件嵌入网络的方式与个人计算机网关相似，这两种实现方法最大的区别是MCU系统不需要消耗太多的资金成本。随着嵌入网关的普及率越来越高，Ethernet分散操控系统也日趋成熟，这样的技术环境促成了家用电器的网络化通过MCU系统实现嵌入网络，构成的网络能够按照使用者的要求，更改控制系统，较少成本开销。同时，TCP/IP信息传输协议能够在网络平台上顺利运行，并独立处理网络信息传输任务，还能像常规传输协议一样进行点到点的数据交换、建设Ethernet网络。按照当前的程序编辑接口技术水平，依靠高层数据传输协议软件进行的网络数据交换中的函数较为简单，每个专业的网络设计师都能独立进行设计。此外看，MCU设备中的CPU价格低廉，所以通过RTOS设计嵌入网络控制系统的难度不大。按照控制系统的运行性能来选择RTOS软件，可以提升控制系统的灵活性。

3 结语

总而言之，只有不断实现科学技术创新，才能提高国家的生产实力与综合锅里。在知识经济时代，随着科学技术不断发展，网络技术已经成为了引领社会变革的核心技术。遵循一定原理，将传统互联网技术与系统嵌入技术相结合，可以设计出嵌入网络，这种网络可以提高信息传输速度，化解传统互联网的局限性，提高信息数据资源共享的效率，因此，作为软件工程的专业人员，应积极研究嵌入网络，将这一技术应用到更广阔的领域中。

参考文献

[1] 高小能，王馀鹏，郭志飞.单片机嵌入式Internet技术的Web应用实现[J].微型机与应用，2010（11）：104-105.endprint