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今天為們生活在一個信息時代，Internet已經成為信息社會的重要組成部分，Internet技術將深入到日常生活和工作所用到的電子設備中。我們知道，Internet技術得以迅速發展的主要推動力之一是標準十分成熟的PC工業。無論是PC機的硬件平臺，還是軟件操作系統都高度標準化，上網的操作方式也不同小異。然而，對于各類智能裝置和家用電器情況就不同了，它們的“心臟”是一顆被稱之為微控制器（MCU）的芯片，俗稱單片機。由于微控制器芯片品種達數百種，這些微控制器的硬件結構和指令系統各不相同，因此，不能像PC機那樣通過標準的硬件接口和接口軟件直接接入Internet網絡。如何讓各類智能裝置或家用電器與Internet連接起來，既能充分利用現有的Internet技術和資源，又能以很低的成本將各類智能裝置或家用電器與Internet連接起來，以便人們能夠遠程獲得這些電子設備的信息并控制它們的運行，已成為今天信息界關注的焦點。 目前國內外許多廠家正在研制和推廣網絡芯片。由武漢力源電源股份有限公司研制并具有自主產權的Web接口芯片Webchip，既能滿足上述功能又具有低成本、易于掌握等優點，是智能裝置和家電產品連接Internet的理想“橋梁”。它可將Internet技術延伸到更為廣闊的應用領域。 由于Webchip是一種獨立于各種微控制器的通用標準化產品，工程師使用Webchip開發具有網絡功能的智能裝置時，既不需要了解復雜的網絡技術，也不需要改原來已成熟的設計，只須增加一小段和Webchip通信的接口程序即可。因此，用戶能夠大大縮短產品的開發時間。 一、PS2000的結構與原理簡介 PS2000是Webchip網絡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、標準Modem接口、RS-485收發控制單元、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現通信和協議轉換；DS2401接口為電子標簽接口，用于連接DS2401集成電路，為電子設備提供惟一的電子標準；通過SPI串行接口，可與MCU應用系統方便連接；狀態顯示接口能直接驅動LED；有多種串行通信方式可供選擇——可外接RS-232、RS485、嵌入式Modem或標準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的網絡協議兼容等特點。 PS2000片內駐留有網絡協議解釋與網絡協議編譯程序模塊。它與MCU應用系統的信息交換由17條簡單的指令進行控制；與PC機網關通信時，負責對網絡協議進行規范或解釋。由于PC機網關能提供HTTP服務，可以與計算機瀏覽器（Netscape,Internet Explore等）接口，故MCU應用系統通過PS2000上網十分方便。 二、MCU應用系統與Internet的連接 1.PS2000與基于PC平臺的網關通信 PS2000與PC機的連接十分靈活，可選用RS232、RS485，Modem之一進行通信，以滿足遠/近程、點對點或點對多點的通信要求。通過PS2000通信控制單元的通信控制字可選擇RS232，RS485，Modem進行通信。 2.MCUNet協議簡介 PS2000內部固化了MCUNet協議。MCUNet協議是MCU電子設備與計算機平臺上的Gateway建立聯系的一種軟件協議，結構簡單，功能強，與emGateway和OSGI協議兼容。 首先，MCUNet協議規定了一種主從關系，Gateway永遠是主系統（master），而電子設備永遠是從系統（slave）。Gateway可以授權電子設備回撥（Callback）。 其次，MCUNet定義了電子設備系統的狀態性能參數表（capabilities table）和變量表（variables table）。電子設備與Gateway之間信息交換的過程是建立在MCU系統狀態性能參數表和變量表基礎上的。 電子設備的系統狀態性能參數表的作用是把電子設備系統的一些特性參數告訴Gateway，如系統變量表中變量的個數、變量表所占用的字節數、非易失性存儲器的大小、字符串的表達類型（ASCII，UNICODE或其他）等。 電子設備的系數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，通過一個變量表來表達。MCU與Gateway之間所有交換的信息都在這個變量表的表達范圍之內。超出變量表的信息，Grateway將不予受理。 3.PS2000與MCU接口 MCU應用系統一般都是以單片機為核心的一個應用系統。以MCS-51單片機為例，PS2000與MCS-51單片機的連接如圖2所示。 4.MCU應用系統與Internet連接的方案 MCU應用系統采用Webchip PS2000接入Internet的網絡結構如圖3所示。MCU應用系統通過PS2000網絡芯片的標準SPI串口與Gateway網關連接。具Gateway網關的計算機可以是一臺以Windows操作系統為平臺的普通桌面PC機。一方面，它支持復雜的Internet TCP/IP協議并能提供HTTP服務，從而允許客戶通過現在普遍使用的網絡瀏覽器來遠程訪問它。在這里，它的作用像Internet網上的服務器；另一方面，Gateway通過RS232，RS485和CAN總線等輕量級網以及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和輕量級網之間有關協議的轉換任務。在這里，它的作用類似Internet網絡上的網關。 PS2000內部固化了MCUNet協議，它與emGateway和OSGI協議兼容。應用系統設計人員完全不必考慮任何網絡協議，只須解釋并執行PS2000傳送過來的指令和數據就可以實現與Internet網絡連接。MCUNet網絡協議由PS2000來完成，如同設計一個UART系統時選用UART接口芯片一樣。 如果將Webchip和通信物理層接口組合起來，就形成了Webchip模塊。它同樣可以作為一個標準部件供用戶選購。選用Webchip將電子設備與Internet連接可以節省MCU的資源，設計簡單、方便、成本低。 三、Webchip網絡接口芯片的應用 1.公共服務設施 用Webchip設計或改造計費電話和自動售貨機這樣的智能設備，可使其增加網絡功能，實現遠程上網、控制、故障診斷和程序更新，從而削減操作和維護費用，改善用戶服務質量并增加利潤。例如，通過嵌入式Internet網，服務公司可及了解自動售貨機內各種產品的存貨情況，以便及時為它補充物品。 2.工業自動化 工業自動化系統大量使用8位和16位微控制器，是Webchip的重要應用領域，如工業過程控制、電力系統監控、遠程抄表、石油化工系統和自動生產流水線等。網絡化是提高生產效率和產品質量、減少人力資源的重要手段。 3.家庭醫療保健 引入能夠上網的智能化醫療設備，為家庭保健和醫院病人的護理開辟了一個嶄新的服務市場。這種設備特別適用于老、弱、病、殘和患有慢性病，需要頻繁監護的病人。例如，有高血壓病史的病人可每天使用與醫院聯網的血壓計測量血壓，將測得的數據通過網絡傳遞并顯示在醫院的電腦顯示器上。如果血壓超過正常值范圍，還可發出報警信號。 4.智能化家電 未來幾年，各種家用電器如冰箱、空調、洗衣機、微波爐、電飯煲和電熱水器等都將實現智能化，只要在其中內置一塊Webchip就能將它們連接到Internet網。這會帶來兩方面的好處：一方面，使用者可通過手機、個人數字助理和PC上的Web瀏覽器對它們進行遠程控制；另一方面，家電制造商可通過Internet對售出的產品進行監控。如果出現故障，會自動發出維修請求信號，并指出故障部位，從而使售后服務更為迅捷。 5.能源管理和收費 水、電、氣是現代家庭必須的三種能源。能源公司為了解用戶的用量，必須派人按月到每家抄取用量以便計算出所要交納的費用，這是十分費力費時的。利用Webchip和Internet技術，能源公司就能通過家庭電話線或Internet接口裝置遠程獲取成千上萬個家庭的數據，實現電子收費，從而大大提高勞動效率，減少成本開支，增加收入。 6.安全保障服務業 安全保障服務在商業領域如酒店、辦公樓以及家庭方興未艾。利用Webchip技術，可使這類安全系統聯網并實現遠距離監測和遙控，提高系統的可靠性和作用范圍。 |
