基于嵌入式网络单片机的信息家电网络集成

基于嵌入式网络单片机的信息家电网络集成作品名称 信息家电的网络集成作 者 徐西刚（机研 23） 作品类型 制作类作品图片 （此图片为中央控制主板） 社会对小型嵌入式系统的需求 随着互联网的应用日益普及，信息共享的程度不断提高。如何通过互联网共亨以单片机应用系统为中心的小型嵌入式设备的信息，成为当今电子界的热门话题。传统的互联网应用是以 PC为中心，如今，互联网应用正在转到以嵌入式设备为中心。 IA(Internet Appliance)概念现在甚为流行，这表明互联网应用进入嵌入式互联网的时代已经来临。据网络专家预测，将来在互联网上传输的信息中，有 70%的 是来自小型嵌入式系统。 利用单片机实现嵌入式互联网方案的技术难点 ：如何利用单片机本身有限的资源对信息进行 TCP/IP协议处理，使之变成可以在互联网上传输的 IP数据包。目前解决这个问题有两种方案：目前解决这个问题有两种方案 ：一种是 PC网关专用网；另一种是 32位 MCU RTOS。PC网关专用网 PC网关专用网方案是采用专用网络（如 RS232， RS485， CAN Bus等）把一小批单片机连接在一起，然后再将专用网络接到一台 PC上。这台 PC起网关的作用，将专用网络上的信息转换为 TCP/IP协议数据包，然后发到网上实现信息共亨。这个方案可以连接多种单片机，但存在以下缺点：它依赖 PC机作为网关进行协议转换，在多个单片机系统分散的情况下，专用网络布线极为不便；需要在PC机上安装专门的协议转换软件，而这些软件通常是由第三方软件商提供，费用较高。 32位 MCU RTOS 32位 MCU + RTOS方案是采用 32位高档单片机，在 RTOS（ 实时多任务操作系统）的平台上进行软件开发，在嵌入式系统中实现 TCP/IP的协议处理。由于采用高档单片机，这个方案可以完成很多复杂的功能。它的缺点是：高档单片机价格较高，开发周期较长；并需要购买昂贵的 RTOS开发软件，对开发人员的开发能力要求较高。 我们的解决方案鉴于上述两种方案的缺点，我们提出了MCU + 虚拟软件包的方案。在我们的方案中，我们利用 UBICOM公司的 8位超高速单片机实现互联网接入功能，该单片机每秒运行数据能力达 1亿次（在 1998年与 Intel的 Pentium 等一起被评为世界十大处理器）。由于 UBICOM单片机的速度极高，能够实现实时多任务操作，可以在 MCU执行数据采集和控制功能的同时把数据打包并传送到互联网上。 我们方案的优点用 8位微控制器通过 ISP接入互联网，不需要使用 PC机或高档单片机；外围器件少，系统成本低；我们可以提供用于互联网处理的软件模块，可以大幅度地缩短开发周期并降低开发成本。UBICOM单片机属 RISC结构，芯片上有 Flash程序存储器，可以在安装到系统中后进行编程和调试。由于采用 CPU并行流水作业的方式，执行一条指令只需要一个时钟周期，工作在 100MHz时执行指令的速度可以达到 100MIPS， 所有 I/O可以通过编程灵活地配置。因此， UBICOM单片机可以轻松地实现虚拟外设的功能。CPU通过执行虚拟软件模块直接驱动普通 I/O口实现硬件外设功能（如 UART、 I2C、 SPI、 Caller ID、 FSK等）。最引人注目的是， UBICOM单片机可以运行流行的互联网协议栈，如 HTTP、SMTP、 POP3、 TCP、 UDP、 ICMP、 IP及 PPP， 在外接一个以太网控制芯片的情况下还可以实现互联网 (IEEE802.3)协议处理，使该单片机系统可以直接通过 RJ45连到以太网网上。 功能模块介绍（ 1）一、电源接口：二、网络接口模块：功能：提供中央控制主板的网络接口。该模块实现了两种网络接口方式：以太网接口和调制解调器接口。两种接口的切换通过跳线组实现。三、 CPU模块（包括在线下载 ISP电路）：功能：此模块实现中央控制功能，并实现网络接口控制。 功能模块介绍（ 2）四、 LCD显示模块（包括 AD/DA）：功能：显示中央控制板上的相关控件的状态信息。五、电风扇遥控模块：功能：板上设计有电风扇遥控发射电路，由主 CPU直接控制，也可以手动控制 ，能够实现对电风扇的遥控功能（电风扇的遥控接收主芯片需要与 CS8206兼容）。为了方便开发系统遥控效果，板上还设计了遥控接收电路，可以响应发射电路的遥控信号。 功能模块介绍（ 3）六、电视遥控模块：板上设计有电视遥控电路，主 CPU接收到来自网络上的控制命令后，就可以通过电视遥控电路实现对电视的开 /关和频道切换。七、继电器模块：八、调试、仿真和下载模块： 应用前景典型应用场合：未来的智能家居系统、工业智能化从站系统、数码影像网络监视防盗系统、校园网从站控制、 LED网络控制显示屏系统、网络安全加密系统、超级