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MCU應(yīng)用系統(tǒng)與Internet連接的一種新技術(shù)
摘要：介紹一種新型的智能網(wǎng)絡(luò)接口芯片PS2000及其應(yīng)用。PS2000是Webchip網(wǎng)絡(luò)接口系列中的重要成員，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)智能裝置與PC機(jī)平臺(tái)的網(wǎng)關(guān)接口，使智能裝置通過(guò)PS2000上網(wǎng)十分方便，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng)時(shí)無(wú)須熟知網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
前言
今天為們生活在一個(gè)信息時(shí)代，Internet已經(jīng)成為信息社會(huì)的重要組成部分，Internet技術(shù)將深入到日常生活和工作所用到的電子設(shè)備中。我們知道，Internet技術(shù)得以迅速發(fā)展的主要推動(dòng)力之一是標(biāo)準(zhǔn)十分成熟的PC工業(yè)。無(wú)論是PC機(jī)的硬件平臺(tái)，還是軟件操作系統(tǒng)都高度標(biāo)準(zhǔn)化，上網(wǎng)的操作方式也不同小異。然而，對(duì)于各類(lèi)智能裝置和家用電器情況就不同了，它們的“心臟”是一顆被稱(chēng)之為微控制器（MCU）的芯片，俗稱(chēng)單片機(jī)。由于微控制器芯片品種達(dá)數(shù)百種，這些微控制器的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)各不相同，因此，不能像PC機(jī)那樣通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口和接口軟件直接接入Internet網(wǎng)絡(luò)。如何讓各類(lèi)智能裝置或家用電器與Internet連接起來(lái)，既能充分利用現(xiàn)有的Internet技術(shù)和資源，又能以很低的成本將各類(lèi)智能裝置或家用電器與Internet連接起來(lái)，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)。
目前國(guó)內(nèi)外許多廠家正在研制和推廣網(wǎng)絡(luò)芯片。由武漢力源電源股份有限公司研制并具有自主產(chǎn)權(quán)的Web接口芯片Webchip，既能滿足上述功能又具有低成本、
易于掌握等優(yōu)點(diǎn)，是智能裝置和家電產(chǎn)品連接Internet的理想“橋梁”。它可將Internet技術(shù)延伸到更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
由于Webchip是一種獨(dú)立于各種微控制器的通用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，工程師使用Webchip開(kāi)發(fā)具有網(wǎng)絡(luò)功能的智能裝置時(shí)，既不需要了解復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也不需要改原來(lái)已成熟的設(shè)計(jì)，只須增加一小段和Webchip通信的接口程序即可。因此，用戶(hù)能夠大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
一、PS2000的結(jié)構(gòu)與原理簡(jiǎn)介
PS2000是Webchip網(wǎng)絡(luò)接口系列中的重要成員，其原理框圖如圖1所示。它主要由核心控制單元、UART、嵌入式Modem接口模塊、標(biāo)準(zhǔn)Modem接口、RS-485收發(fā)控制單元、LED顯示控制、DS2401接口、SPI接口模塊等組成。
核心控制單元主要實(shí)現(xiàn)通信和協(xié)議轉(zhuǎn)換；DS2401接口為電子標(biāo)簽接口，用于連接DS2401集成電路，為電子設(shè)備提供惟一的電子標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)SPI串行接口，可與MCU應(yīng)用系統(tǒng)方便連接；狀態(tài)顯示接口能直接驅(qū)動(dòng)LED；有多種串行通信方式可供選擇——可外接RS-232、RS485、嵌入式Modem或標(biāo)準(zhǔn)Modem等接口電路，也可選用RF或IrDA通信方式。PS2000為44腳MQFP封裝，采用單5V電源，具有體積小、功耗低、與emGateway TM的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議兼容等特點(diǎn)。
PS2000片內(nèi)駐留有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解釋與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編譯程序模塊。它與MCU應(yīng)用系統(tǒng)的信息交換由17條簡(jiǎn)單的指令進(jìn)行控制；與PC機(jī)網(wǎng)關(guān)通信時(shí)，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行規(guī)范或解釋。由于PC機(jī)網(wǎng)關(guān)能提供HTTP服務(wù)，可以與計(jì)算機(jī)瀏覽器（Netscape,Internet Explore等）接口，故MCU應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)PS2000上網(wǎng)十分方便。
二、MCU應(yīng)用系統(tǒng)與Internet的連接
1.PS2000與基于PC平臺(tái)的網(wǎng)關(guān)通信
PS2000與PC機(jī)的連接十分靈活，可選用RS232、RS485，Modem之一進(jìn)行通信，以滿足遠(yuǎn)/近程、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信要求。通過(guò)PS2000通信控制單元的通信控制字可選擇RS232，RS485，Modem進(jìn)行通信。
2.MCUNet協(xié)議簡(jiǎn)介
PS2000內(nèi)部固化了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，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)，與emGateway和OSGI協(xié)議兼容。
首先，MCUNet協(xié)議規(guī)定了一種主從關(guān)系，Gateway永遠(yuǎn)是主系統(tǒng)（master），而電子設(shè)備永遠(yuǎn)是從系統(tǒng)（slave）。Gateway可以授權(quán)電子設(shè)備回?fù)埽–allback）。
其次，MCUNet定義了電子設(shè)備系統(tǒng)的狀態(tài)性能參數(shù)表（capabilities table）和變量表（variables table）。電子設(shè)備與Gateway之間信息交換的過(guò)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(lèi)型（ASCII，UNICODE或其他）等。
電子設(shè)備的系數(shù)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(lái)，通過(guò)一個(gè)變量表來(lái)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，Grateway將不予受理。
3.PS2000與MCU接口
MCU應(yīng)用系統(tǒng)一般都是以單片機(jī)為核心的一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。以MCS-51單片機(jī)為例，PS2000與MCS-51單片機(jī)的連接如圖2所示。
4.MCU應(yīng)用系統(tǒng)與Internet連接的方案
MCU應(yīng)用系統(tǒng)采用Webchip PS2000接入Internet的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。MCU應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)PS2000網(wǎng)絡(luò)芯片的標(biāo)準(zhǔn)SPI串口與Gateway網(wǎng)關(guān)連接。具Gateway網(wǎng)關(guān)的計(jì)算機(jī)可以是一臺(tái)以Windows操作系統(tǒng)為平臺(tái)的普通桌面PC機(jī)。一方面，它支持復(fù)雜的Internet TCP/IP協(xié)議并能提供HTTP服務(wù)，從而允許客戶(hù)通過(guò)現(xiàn)在普遍使用的網(wǎng)
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