1 引言？

Internet發展到今天，滿足了人們許多方面的需求，但也面臨著許多新的課題，如何讓各種家用電子設備聯入INTERNET從而實現遠程控制即是其中很重要的一點。具有Internet/Intranet功能的網絡化電子設備的實質是在電子設備的基礎上實現網絡化和信息化，其核心是使電子設備本身實現TCP/IP網絡通信協議。？

總體上講，電子設備網絡化的方案可分為兩大類，一類是直接在電子設備上實現TCP/IP，使之直接連上Internet;另一類是使電子設備經過通信轉換后通過公共的TCP/IP轉接口（或稱網關Gateway）與Internet相連。？

前一類的典型代表是Wind River System公司的Vxworks及pSOS操作系統。由于TCP、IP協議的復雜性及系統實時性的要求，8位、16位的單片機很難滿足該系統的要求。后一類的實現方案則有多種。第一種是用專用芯片來完成單片機與網關間的協議轉換。其典型代表為武漢力源公司的Webchip芯片。第二種是用代理協議來完成單片機與網關間的協議轉換。其典型代表是中國單片機公共實驗室基于EMIT軟件提出的BOL-IST方案。第三種方案是用單片機控制以太網網卡進行數據傳輸，此時須加載TCP/IP協議到單片機中。還有一種方案是在設備與網關之間的通信采用RS-232等“輕重量級”協議，而后通過網關接入Internet。

2 可行方案及其特點？

2.1 單片機嵌入微操作系統方案？

單片機嵌入微操作系統的方案是將微型操作系統集成入單片機中，由它來控制單片機完成包括連入Internet等一系列任務。各種任務由微操作系統統一調度完成。在單片機內載入專用操作系統必須滿足一定的條件：必須使操作系統足夠小并采用高檔16、32位單片機。這是因為單片機內部的資源十分有限，不能載入復雜的系統并進行快速處理。從八十年代起，國際上就開始進行一些商用嵌入式系統和專有操作系統的開發，現在已經有了一些成熟的操作系統如：Windows CE、VxWorks、pSOS、Linux、VRTX等。采用本方案的優點有：（1）單片機應用系統可直接撥號上網，外圍電路簡單且系統功能強大。（2）近年來，隨著Linux的普及，面臨壓力的各廠商開始考慮開放源代碼，這無疑將促進其發展。不足之處：（1）一次性投資較大。主流產品如VxWorks及pSOS售價均在20000美元左右。如采用Linux則開發量較大。（2）須采用32位單片機，在大多數場合采用如此高端的產品造成資源浪費。耗用大量的IP地址，總體成本高。？

2.2 Webchip解決方案？

Webchip方案是在家用電器中內置一塊Web接口芯片Webchip，將其作為智能裝置連接到Internet網上的“橋梁”。Webchip是獨立于各種微控制器MCU的專用網絡芯片，通過標準的輸入輸出口，可與所有的微控制器相接。這樣，微控制器可以通過Webhip接收并執行經由Internet遠程傳來的命令，或將一些數據交給Webchip發送出去。在Webchip方案中，嵌入式Internet網絡中有一個被稱為EmGateWay的網關，它可以是一臺以Windows操作系統為平臺的普通PC機，主要用于支持復雜的TCP/IP協議并提供http服務。

EmGateWay通過RS232、RS485、Lon works等輕量給網以及Modem、RF、IrDA等方式，將多個嵌入式設備或智能家電連接在一起，并擔當TCP/IP和下級網之間有關協議的轉換任務。采用Webchip方案的優點有：（1）可支持不同協議，應用系統的設計簡單。（2）降低了對應用系統中MCU性能的要求，減少了應用系統硬件開支。（3）可充分利用現有設備。不足之處：（1）采用Webchip芯片后仍需通過網關代理。（2）用戶不僅要購買支持不同協議的Webchip芯片，還要采用EmGateWay網關，總體花費較大。

2.3 EMIT解決方案？

emWare的EMIT軟件技術使用標準的Internet協議對8位和16位嵌入式設備進行管理，而沒有大型網絡服務器的軟、硬件開鎖。它實際上是一種代理協議機制，利用網關在網絡中橋接代理協議棧和TCP/IP協議棧。其思路是：一個通過互聯網控制的電子設備，它和控制它的服務器之間只需要交換很少量的數據，不需要功能完整的TCP/IP協議去管理。網關完全可以擔當得了翻譯轉換的業務，將代理協議提供的數據轉換成TCP/IP需要的數據，或將TCP/IP發送的數據轉換后提供給代理協議。EMIT常采用桌面計算機或高性能的嵌入式處理器作為網關，稱為emGateway，emGateway通過RS-232、RS-485、CAN、紅外、射頻等輕量級總線與我個嵌入式設備聯系起來，每個嵌入式設備的應用程序中包含一個獨立的通信任務，稱為emMicro，監測嵌入式設備中預先定義的各個變量，并將結果反饋到emGateway中；同時emMicro還可以解釋emGateway的命令，修改設備中的變量，或進行某種控制。增加到嵌入式系統中的emMicro代碼長度一般在1-8K Bytes左右。采用EMIT方案的優點有：（1）可根據情況選用各檔次的單片機，8位、16位的均可采用。（2）價格相對而言比較便宜，少量購買時更具優勢。（3）emWare公司2001年公開了emNet協議，此舉利有利于此方案的發展。不足之處：（1）emNet占用一定的系統資源且大多數情況下仍需通過PC機平臺（或網關）。（2）系統設計工程師必須熟悉emNet協議和相關的接口，工作量大。原來客戶應用系統的MCU也不一定符合要求。？

2.4 單片機控制以太網網卡進行數據傳輸？

單片機加載TCP/IP協議控制以太網網卡進行傳輸數據，并通過TCP/IP協議連接到互聯網也是可行的一種方案。它的基本思路是：在遠程控制端進行的操作首先通過路由器尋找到目標，再通過網卡的ISA接口傳入單片機。在單片機中加載的驅動程序將之轉換成物理禎格式，最后由TCP/IP協議將之轉化為應用層控制命令。因為單片機內部資源有限，要完成上網任務必須精簡TCP/IP協議，這需要深入了解TCP/IP協議。此外，完成此方案還須了解單片機和網卡驅動程序。本方案由于在用戶中不使用PC機平臺或網關，故而在價格上頗具優勢，適合于工業監控和智能小區。采用本方案的優點有：（1）不需經過網關代理，總體價格低廉。（2）產品系自己搭建，進一步開發、維護相對容易。不足之處：（1）開發周期長，需要對單片機、TCP/IP協議、網卡驅動程序有較深的了解。（2）協議和各種程序要占用一定的系統資源。？

2.5 局域網掛接Internet解決方案？

局域網掛接Internet解決方案是目前很常見的一種解決方案。它的基本原理是采用專用網絡（如RS232，RS485，Lon works、CAN Bus等）把一小批單片機連接在一起，然后再將專用網絡接到網關上。網關可以是PC機，它將專用網絡上的信息轉換為TCP/IP協議數據包，然后發到網上實現信息共享。在工業控制里，由于生產現場遍布信息節點，而又沒有必要將節點都直接聯入Internet，故采用局域網掛接Internet是一種較理想的解決方案。采用局域網掛接Internet的方案的優點有：（1）對電子設備高度分散的場合非常適用。（2）局域網的技術已經很成熟了，適于多種場合，可支持雙絞線、電力線、光纜、射頻、紅外線等。它的不足之處是：它依賴PC機作為網關進行協議轉換，在多個單片機系統分散的情況下，專用網絡布線極為不便；需要在PC機上安裝專門的協議轉換軟件，而這些軟件費用較高。？

3 結束語？

信息家電等電子設備聯入Internet在當今十分流行，可選擇的方案也有很多。有些方案如局域網掛接Internet更像是一種過渡型方案要，而隨著Linux的普及與流行，以之為基礎的嵌入式操作系統則顯得更有活力。在實際應用中，人們可根據具體場合及特定要求進行選擇。