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嵌入式系统介绍

2013年11月28日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1780字 ⁄ 字号 评论关闭

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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,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OL/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。
    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。

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