单片机或微控制器 (MCU) 已经在家庭和工业的各个领域得到了应用,通称嵌入式系统,因为计算机芯片是嵌入在有关的设备中的,没有自己独立的外壳。目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段CONTROL ENGINEERING China版权所有,以 MCU 为核心,与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能。在一些工业和汽车应用中,为了实现多个 MCU 之间的信息交流,利用 CAN 、 RS-232 、 RS-485 等总线将 MCU 组网,但这种网络的有效半径比较有限,有关的通信协议也比较少,并且一般是孤立于 Internet 以外的。 Internet 现已成为社会重要的基础信息设施之一,是信息流通的重要渠道,如果嵌入式系统能够连接到Internet 上面,则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。将嵌入式系统与 Internet 结合起来的想法其实很早以前就有了,主要的困难在于, Internet 上面的各种通信协议对于计算机存储器、运算速度等的要求比较高,而嵌入式系统中除部分 32 位处理器以外,大量存在的是 8 位和 16 位 MCU ,支持 T
一、嵌入式 Internet的应用
嵌入式Internet技术具有广阔的应用前景,其应用领域可以包括:
1.智能公路
交通管理、车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务;
2.植物工厂
特种植物工场,如实现野生名贵药材的远程监控培养和种植,无土栽培技术应用,智能种子工程等;
3.虚拟现实(VR)
机器人 交通警察、门卫、家用机器人等;
4.信息家电
冰箱、空调等的网络化;
5.工业制冷
冷库、中央空调、超级市场冰柜;
6.VR库房 粮库、油库、食品库等;
7.VR精品店 客户可以在Internet上实时地看到存货状况;
8.VR家政系统 水、电、煤气表的自动抄表,安全防火、防盗系统;
9.工业自动化
目前已经有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在应用中www.cechina.cn,网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源的主要途径,如制药工业过程控制、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统;
10.POS网络及电子商务公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统,公共电话卡发行系统,自动售货机;
11.环境工程与自然
水文资料实时监测,防洪体系及水土质量监测、堤坝安全,地震监测网,实时气象信息网,水源和空 气污染监测。
二、嵌入式Internet的原理
如前面所述,在8位和16位MCU上实现Internet通信协议是比较困难的,如果将现有嵌入式系统中的MCU都更换成32位或64位的高性能处理器,从经济性和现实性上来说都不太可能。EMIT从另一个角度出发,对 这个问题进行了很好的处理,其系统结构如图1所示。EMIT采用桌面计算机或高性能的嵌入式处理器作为网关,称为emGatewaywww.cechina.cn,上面支持TCP/IP协议并运行http服务程序,形成一个用户可以通过网络浏览器进行远程访问的服务器。emGateway通过RS-232、RS-485、CAN、红外、射频等轻量级总线与多个嵌入式设备联系起来CONTROL ENGINEERING China版权所有,每个嵌入式设备的应用程序中包含一个独立的 通信任务,称为emMicro,监测嵌入式设备中预先定义的各个变量,并将结果反馈到emGateway中;同时 emMicro还可以解释emGateway的命令,修改设备中的变量,或进行某种控制。增加到嵌入式系统中的 emMicro代码长度一般在1-8 K Bytes左右,不会影响MCU的正常运作。这样仅通 过增加了一个emGateway网关,就解决了嵌入式设备上Internet的问题;网关还可以同时管理多个嵌入式设 备,从而提高嵌入式网络的结构化、智能化、浏览信息资源的归一化,并具有迄今为止其它解决方案无可 比拟的性能价格比优势。除桌面计算机和嵌入式处理器以外www.cechina.cn, emGateway还可以作为ISP服务器中的一个任务运行,仅用软件实现。
三、嵌入式