基于单片机的Internet连接技术与方法

000［4～6］主要由核心控制单元、UART、嵌入式Modem接口、标准Modem接口、RS485收发控制单元、SPI串行接口等组成。片内驻留有网络协议解析与编译程序，其内部固化了MCU Net协议，该协议能让MCU设备与计算机平台上的Gateway建立联系，与PC机通信时，可与PC机浏览器直接接口，因此通过PS2000上网十分方便。图3是51单片机与PS2000连接时对应的接线原理图。

如图4，Intranet内的PC机或设备通过单片机和PS2000网络芯片的标准SPI串口与Gateway网关连接，一方面Gateway支持复杂的Internet TCP／IP协议并能提供HTTP服务，允许客户通过现在普遍使用的网络浏览器来远程访问它，其作用类似服务器；另一方面Gateway通过RS232、 RS485、CAN总线以及Modem、RF、IrDA等方式，将多个嵌入式设备或智能家电连接在一起，并担当TCP／IP和其他协议的转换任务，其作用又类似Internet上的网关。

1.3单片机通过Internet嵌入式微处理器(MCU)芯片直接连入I nternet网

这种方式的单片机一般都采用新型的Internet嵌入式微处理器，所需外围配置电路很少。如：Philips公司推出的XA－G49是具有多任务性能的16位扩展结构的微处理器，它支持ISP、IPA编程，可以通过Internet实现远程固件升级和系统重构。类似的芯片还有CS8900A、 Rabbit3000、DS80系列、MPC860系列、BUICOM公司的SX系列以及IP2022等都是这种新型的Internet嵌入式微处理器。以UBICOM公司的IP2022网络微处理器为例，IP2022是一种高速的嵌入式微处理器［3］，可以实现实时多任务操作，非常适合于工业过程控制。它不依赖PC机能直接连入Internet网，并能实现软件模式形式的外设、通信和控制功能，这种形式比传统硬件提供了更大的系统设计灵活性。同时，用户可使用预创建软件模块和配置工具来对其进行编程和重编程，从而可为各种设备间和人机间的通信创建真正的单片式网络应用方案。

1.3.1IP2022的功能

IP2022为16位的高性能RISC处理器，速度可达120～160 MIPS，这种网络微处理器采用软件模块在一个芯片上实现多种通信接口，特别适合于无线通信和基于网络的控制应用。IP2022是业界领先的单片网络通信处理器，可以实现802.11a(11b、11g)、USB、I2C等协议接口。可在一个芯片上支持通信物理层Internet协议堆栈和特定设备的外设软件模块，并可在Internet上重构。

1.3.2IP2022的结构

IP2022片上有64K flash、16K SRAM(program)、4K SRAM(data)及10位ADC。其片内的双工通信模块可以采用图形化集成开发软件来实现各种常见的通信接口，支持Windows98／2000操作系统，并配置了Red Hat的GNUPRO集成开发环境。IP2022由于其内部含有全双工串行控制器Ser／Des，能方便地从一种格式转换为另一种格式，所以能作为协议转换器，它能直接与各种常用网络接口连接，实现片内10BaseT以太网、USB以及其他各种串行协议。IP2022的工作频率为100 MHz，大多数指令均为单周期执行，其吞吐量能满足各种新型网络应用的要求。

1.3.3IP2022可提供的网络通信开发IP模块

①IP OS：运行于IP2022的实时操作系统；②IP Ethernet：实现10 BaseT MAC/PHY；③IP Stack：实现TCP／IP stack,包括TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，DHCP，Client SLIP;④IP File：文件系统；⑤IP Web:HTTP embedded Web server

1.3.4IP2022的网络通信应用

IP2022有两种评估套件给用户使用，即基于以太网协议和基于Internet网协议的堆栈评估套件，它们支持 TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，DHCP，PPP，HTTP，STMP，DHCP，STMP和POP3等协议，同时也有相应的软件模块供用户使用，用户可根据需要对这些软件模块进行加载和调整。用户可以用C语言编写并完成自己的程序，还可对自己的系统直接进行在线仿真、调试。IP2022单片机的程序存储器采用FLASH结构，用户通过一个SPI接口将程序写入芯片。IP2022单片机提供了在程序运行当中进行再编程的能力，即可以通过网络远程修改节点的程序，最终组成一个基于Internet的具有很强可塑性的在线测控网络。

图5是由网络处理器IP2022组成的控制器框图［8］。图中IP2022一方面通过以太网接口接收二进制文件，将它存储到数据存储器中；另一方面作为控制器，从数据存储器中读取二进制文件，并解释该文件，产生TCK、TMS、 TDI和TDO信号，对CPLD进行在系统编程。目前可编程芯片厂商的配套软件都可以产生SVF文件，把它转换成二进制格式的文件后，通过SVF网络传送到数据存储器中，这样就可以利用IP2022对CPLD进行在系统编程。

23种接入Internet方法的比较

由于近年来Internet及通信产业的迅猛发展，半导体制造商都试图