【硬件有道】：智能家居硬件上网，综述嵌入式Internet连接的四大控制技术

奇应用发布于 2013/08/19-11:09 标签：Internet / 开源硬件

智能终端硬件提供Internet接入是智能家居产品的基础，这里嵌入式Internet技术在此发挥了很大作用。单片机采用互联网通讯与控制具有很好的实用价值，可以很容易地实现远程的控制与监测，也是智能家电要实现的主要目标。然而目前利用单片机实现嵌入式因特网方案的技术难点在于：如何利用单片机自身有限的资源对信息进行TCP/IP协议处理，使之变成可以在因特网上传输的IP数据包。从解决这一技术出发，目前出现如下几种方案：

　　(1)8位MCU+TCP/IP协议芯片

这个方案是由MCU和固化了TCP/IP协议的芯片组成应用系统的核心。应用系统可以直接拨号上网，硬件电路相对简单，但需要大容量的存储器，如果使用的TCP/IP协议芯片是软件固化的，还要求MCU有较高的运行速度。采用这种方案的芯片有Scenix Semiconductor公司的SX-stack，Seiko公司的7600A，iReady公司的Internet Tuner，Connect One公司的iChip等。其中Scenix单片机为软件固化协议，软件协议栈用汇编语言编写，存储在单片机的FLASH程序存储器中；其它芯片则为硬件固化，硬件TCP/IP协议堆栈作为MCU和Internet之间的加速器。

这个方案的优点是将8位单片机系统直接与Internet相连，可以使用PC机通过Internet远程访问单片机系统，也可以使用单片机系统将信息通过Internet发送到远程PC或其它终端上。但应用系统的设计工程师必须熟悉TCP/IP等协议和相关接口，软件设计量较大。另外每个电子设备都需要一个IP地址，因此需要扩充IP协议才能到更好的支持。

(2)32位MCU+RTOS

　　采用32位高档单片机，在RTOS(实时多任务操作系统)平台上进行软件开发，在嵌入式单片机系统中集成TCP/IP协议，实现TCP/IP的协议处理，这一协议可以采用软件来实现，也可以通过硬件进行软件的简化。这种配置要求单片机有一定的存储空间来实施TCPIIP协议。目前国内较为流行的RTOS有Vx Works，pSOS，Nucleus，QNX，WindowsCE等。

　　由于采用高档单片机，此方案可以完成很多复杂的功能，但成本较高，开发周期较长，需要购买昂贵的RTOS开发软件，对开发人员的能力要求较高。

　(3)MCU+EMIT协议+emGateway
利用emWare公司开发的EMIT(Embedded Micro Internetworking Technology，嵌入式微Internet网络技术)，在应用系统的MCU内部使用emNet协议，再通过emGateway与Internet连接。EmGateway网络软件接口可以安装在计算机、TV机顶盒或专用的家用电器服务器中，它支持TCP/IP协议并运行HTTP服务程序，作为用户可以通过网络浏览器远程访问服务器。EmGateway通过RS-232，RS-485，CAN、红外及射频等通信方式与多个嵌入式设备相连，每个嵌入式设备的应用程序包含的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emMicr。还可以解释Gateway的命令，修改设备中的变量或进行某种控制。EmMicro和emGateway一起为嵌入式设备提供了Internet功能。

　　由于复杂的网络协议是通过emGateway在PC机上实现的，应用系统MCU只使用较简单的emNet协议，因此对MCU的要求较低。但应用系统设计工程师必须熟悉emNet协议和相关的接口，原来客户应用系统的MCU也不一定符合要求，并且软硬件设计的工作量仍然较大。同时，应用系统的单片机处理emNet协议要占用一定的系统资源。