嵌入式关于支持因特网连接功能的主要问题

2013-12-02 15:35 来源:电子信息网 作者:蒲公英

嵌入式TCP/IP协议栈的两种最常见用途就是消息传送和Web页面显示。例如,简单的SMTP消息传送系统允许微控制器获得传感器读数,并根据预设的间隔将读数以消息或电子邮件的形式发送给中央存储库,以便记录和分析。家庭中可采用这种应用每隔一小时给住户发送室温电子邮件,当然我们也可进一步扩展这种使用案例。嵌入式微控制器不仅能读取温度信息,而且能监控门窗是否锁好、灯光是否关闭等。这些系统可以全天候监控有关信息。如果住户将要工作到很晚才回家,那么他/她可使用HTTP请求微控制器发送包含所有相关信息的Web页面。然后,住户可通过改变Web页面上的一些字段,打开某些房间的灯、提升温度、并执行其它任务。

实现能够满足各个系统要求的以太网子系统有多种不同方式:

1. 以太网控制器模块

包含TCP/IP硬连线芯片、变压器和RJ45的控制器模块能大幅简化所提供的连接功能。完整的厂商生态系统可提供各种现成可用的模块,不仅能加速产品的上市进程,同时还提供极具吸引力的价格点。这种方案对于想要快速开发因特网系统的工程师来说非常理想。例如,开发人员可选择Wiznet的WIZ550io、W5100 shield以及Rabbit Semiconductor的以太网模块RCM6760 MiniCore等模块。随着Arduino平台的日益普及,市场上也开始出现许多兼容于官方Arduino开发板的模块。

2. TCP/IP IC加一款MCU

此外,设计人员还能将TCP/IP控制器连接到他们的嵌入式微控制器。例如,Microchip的ENC28J60以太网模块能通过SPI接口直接连接到大多数的微控制器。这些模块通常采用独立的以太网控制器IC,其具有众多特性,能够处理大部分的网络协议要求。这样的基础架构能帮助设计人员构建并共享他们自己的以太网项目。例如,Github上有个项目(https://github.com/kmmankad/ENC28J60-PSoC3)就能支持赛普拉斯的可编程片上系统(PSoC)控制器和基于ENC28J60的器件之间的因特网连接。基于PSoC 3的同一项目同时也可移植到PSoC 5中。这种实现方案的优势在于它能将微控制器内核和其它片上资源释放出来,以满足其它系统功能的需求。在硬件层面,我们只需要一个RJ45连接器、磁性元件、一个25 MHz的晶振或振荡器以及一些无源组件即可。

3. 支持lwIP的单芯片微控制器

轻量级IP(lwIP)是一种广泛使用的开源TCP/IP协议栈,专门针对嵌入式系统而精心设计,并获得了全球开发人员网络的支持。对许多应用来说,lwIP可提供以太网功能,同时能大幅降低MCU的资源占用率。MCU实现协议栈从物理上需要MAC和PHY。lwIP对于想要实现低成本连接功能的设计人员来说是一种理想选择。但是,由于这更像是一种DIY类型的实现方案,因此开发人员还必须愿意为解决协议栈问题而付诸努力。这种实现方案的挑战在于系统资源的使用以及动态分配MAC地址的功能。PSoC的动态可重配置属性使得解决上述挑战成为可能。PSoC的数字侧由通用数字模块(UDB)组成,可用于平衡配置粒度并支持高效的实现方案。这种方法的基础就在于能定制器件数字操作,从而满足应用要求。例如,片上DMA使我们能设计出可配置的RX和TX FIFO。PSoC设计环境PSoC Creator支持开发人员构建自己的以太网组件,并将其作为系统级设计中的虚拟芯片。

连接功能代表着未来需求,世界正日益依赖因特网来促进并扩展通信。随着芯片厂商推出具有更多实现选项和更高灵活性的成熟产品,设计人员可根据所需级别从现成可用的交钥匙模块到DIY嵌入式方案中做出购买选择。

< 1 2 
嵌入式 因特网

相关阅读

暂无数据

一周热门