求internet技术及应用的论文
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时间:2024-08-17 10:37:52
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求internet技术及应用的论文【专家解说】: 嵌入式internet技术的应用2007-09-12 08:49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
【专家解说】: 嵌入式internet技术的应用2007-09-12 08:49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,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TCP/IP等Internet协议将占用大量系统资源,或根本不可能。本文将以嵌入
式微控制器Internet技术(EMIT)及其在中国的技术开发中心BOL/TASKING公司的解决方案为基础,描述如何
实现嵌入式设备的Internet网络化。
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,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emGateway,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,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,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Internet的开发
EMIT技术包括一套嵌入式Internet的开发工具,其中包括多个部件,均以Embedded Microcontroller的
字头缩写emXxxx命名各个部件,以便于记忆,如emGateway称为嵌入式微控制器网关。EMIT技术在中国通过BOL/Tasking软件公司
发行。EMIT开发平台包括:
1.emMicro
是目前唯一的适合于小型电子设备的微型网络服务器。emMicro驻留在嵌入式设备中,是emGateway和
嵌入式设备系统软件之间的通信服务模块。emMicro占用的字节可以小到1K Bytes,和emGateway一起,
为8位和16位嵌入式设备提供网络服务器功能。
2.emGateway
是EMIT分布式网络平台的关键。它是轻量级设备网络(如RS-232,RS-485,CAN,RF等)和大型高性能网
络(如Intranets,Internet)之间的桥梁,emGateway提供emMicro中没有包括的网络服务功能,并且可
以与多种用户界面相连接,如网络浏览器、数据库、应用程序等。emGateway可以驻留在PC、单板机、
ISP服务器或32位以上的嵌入式处理器上。
3.EMIT Access Library
是一个可以在通用高级语言(C, C++, Java, Visual Basic, 等)下调用的库函数,实现从一个通用程
序(如网络浏览器)或用户程序中访问和监测设备。EMIT Access Library能够将嵌入式设备中的数据输
出到一个大的数据库或客户应用程序中。EMIT Access Library中包含按钮、表头等各种指示、控制控 件,供开发人员选用。
4.emlink
在emGateway中为每个外部嵌入式设备提供通信管理功能,以保持网络连接,支持最常见的物理层协议 (RS232, RS485, RF,
etc.)的数据链路功能。emlink Toolkit允许开发者修改通信链路以适应特殊的
网络物理层连接。
5.emObjects
是预先建立的Java对象,能够实现从标准网络浏览器中访问和控制嵌入式设备。
EMIT的图形化开发界面非常简单直接,并具有多种预先制作好的控件,供用户在emGateway主页中选用。
在嵌入式中增加emMicro通信任务时,并不需要大量改变原有代码,原来的代码是用C语言还是汇编语言编写
并不会影响嵌入式设备的网络化开发,这样不但是新设备,而且现有的很多嵌入式设备也可以通过简单的改
造实现网络化信息交流与控制。
嵌入式Internet与MCU技术密切相关,需要多方面的协作,因此包括Siemens/Infineon、Philips和
Motorola在内的数十个公司联合成立了“嵌入式Internet联盟(ETI)”,共同推动这一市场。可以预言,嵌
入式设备与Internet的结合代表着嵌入式系统和网络技术的真正
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