探究嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

戴旭

摘 要：在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速更新的現(xiàn)代發(fā)展中，嵌入式設(shè)備已經(jīng)成為人們生活不可或缺的一部分，如電話、電視、個(gè)人數(shù)字助理等，使得嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的運(yùn)用變得更加廣泛，大大推動(dòng)我國(guó)高科技技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。本文就嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述，對(duì)嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，以促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)不斷推廣。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.131

隨著各種設(shè)備的智能化發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，使得嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用成為其不斷發(fā)展的必然趨勢(shì)，以在串行通信的情況下，讓網(wǎng)絡(luò)的接入更加方便和快捷，對(duì)于降低其硬件需求有著重要影響，是嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)不斷應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。

1 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連的體系結(jié)構(gòu)

一般情況下，嵌入式設(shè)備都是通過(guò)串口的方式與網(wǎng)關(guān)相連，并且他們之間的通信是采用串行連接來(lái)完成，其中，網(wǎng)關(guān)是可以為其提供所需的遠(yuǎn)程連接的機(jī)器，通常在工業(yè)控制中使用較多的是卡式PC，在智能家庭網(wǎng)絡(luò)中使用比較普遍的是家庭智能控制器。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，網(wǎng)關(guān)所發(fā)揮的作用主要是集線器、協(xié)議轉(zhuǎn)換兩個(gè)方面，以將多個(gè)嵌入式設(shè)備連接在一起，從而實(shí)行集中化管理，最終實(shí)現(xiàn)內(nèi)部串口通信協(xié)議、外部網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之間的信息轉(zhuǎn)換，是確保信息安全、可靠傳輸?shù)闹匾緩健８鶕?jù)嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連的實(shí)際情況，控制臺(tái)所發(fā)布的相關(guān)請(qǐng)求，在通過(guò)網(wǎng)關(guān)后會(huì)被轉(zhuǎn)換成嵌入式系統(tǒng)的控制命令，從而在嵌入式系統(tǒng)中完成相關(guān)操作。與此同時(shí)，在嵌入式系統(tǒng)中還可以獲取控制臺(tái)所需的相關(guān)信息，并通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)的方式反饋到控制臺(tái)，最終有效完成嵌入式設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)與控制。

2 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計(jì)

在實(shí)踐過(guò)程中，嵌入式設(shè)備的正常運(yùn)行必須遵循一定的協(xié)議，才能有效完成控制操作，并且，不同的嵌入式設(shè)備所接受的命令、輸出的信息都存在一定差異，因此，控制協(xié)議的主要作用是確保這些命令、信息的規(guī)范化。例如：在某個(gè)嵌入式設(shè)備中，它的主要組成結(jié)構(gòu)是動(dòng)作部件、傳感器和指示燈等，控制協(xié)議的主要內(nèi)容是在接受任何命令時(shí)指示燈必須顯示，任何命令都可以從傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，并在接受任何命令時(shí)確保動(dòng)作部件同時(shí)啟動(dòng)，一般上述這樣的協(xié)議很多，是其正常運(yùn)行和完成各種操作的基礎(chǔ)保障。在嵌入式設(shè)備的正常運(yùn)行中，控制臺(tái)所發(fā)送出來(lái)的請(qǐng)求必須與嵌入式設(shè)備所能接收的命名的格式相符，才能真正實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備的遠(yuǎn)程操作。一般上述請(qǐng)求的轉(zhuǎn)換都是由驅(qū)動(dòng)程序的中間層來(lái)完成的，主要是將控制中心發(fā)送的請(qǐng)求映射為嵌入式設(shè)備所能接收的操作命令，而這種功能的定義通常是通過(guò)控制臺(tái)、網(wǎng)關(guān)之間的通信協(xié)議來(lái)完成的。

根據(jù)嵌入式設(shè)備的運(yùn)行情況來(lái)看，想要確保其訪問(wèn)的安全性，在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要在網(wǎng)關(guān)上設(shè)置合適的授權(quán)機(jī)制，才能讓控制臺(tái)正確使用網(wǎng)關(guān)的端口號(hào)、IP來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問(wèn)。因此，網(wǎng)關(guān)的端口號(hào)、IP來(lái)是保密的，一般不會(huì)對(duì)外公開(kāi)，而控制臺(tái)想要登錄網(wǎng)關(guān)也必須經(jīng)認(rèn)證通過(guò)后，才能正常使用外部網(wǎng)絡(luò)。一般情況下，控制臺(tái)登錄都是采用賬號(hào)方式，在網(wǎng)關(guān)管理員的管控下進(jìn)行審核，并且，遠(yuǎn)程控制臺(tái)只能使用授權(quán)的賬號(hào)進(jìn)行登錄，嚴(yán)禁使用動(dòng)態(tài)申請(qǐng)賬號(hào)，才能真正保證登錄的安全性和保密性。另外，控制協(xié)議的具體內(nèi)容和嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用有著直接聯(lián)系，其格式和實(shí)現(xiàn)方式具有一定多樣性，比較常見(jiàn)的格式是帶標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)包，通常形式是“命令+數(shù)據(jù)”，如核實(shí)口令、修改口令、任命、強(qiáng)制采集、監(jiān)視、管理、登錄強(qiáng)求、網(wǎng)關(guān)關(guān)閉等。

3 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

本文主要是以單片機(jī)作為嵌入式設(shè)備，對(duì)其完成控制操作的相關(guān)組成進(jìn)行分析，以對(duì)嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的實(shí)現(xiàn)由比較具體的了解。其中，光電、機(jī)械部件主要是指報(bào)警器、指示燈、霍爾傳感器和電動(dòng)馬達(dá)等，代理網(wǎng)關(guān)是PC，以通過(guò)Internet來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備模擬器上機(jī)械部件、光電的遠(yuǎn)程控制。首先，嵌入式系統(tǒng)是MCS-51單片機(jī)，代理網(wǎng)關(guān)是網(wǎng)關(guān)，采用串行通信的方式來(lái)連接。通常情況下，嵌入式設(shè)備的串行通信功能都是使用匯編語(yǔ)言來(lái)完成各種編寫(xiě)的，其工作方式主要有八位的異步通信接口方式、移位寄存器輸入輸出方式、九位的異步通信接口方式等幾種。本文主要采用的是八位的異步通信接口方式。其次，設(shè)置合適的串行通信協(xié)議，以便網(wǎng)關(guān)串行通信順利進(jìn)行，本文采用的是異步通信方式，通過(guò)幀的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，并使用中斷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式設(shè)備的控制。一般遠(yuǎn)程控制與網(wǎng)關(guān)都存在一定距離，是通過(guò)不同的協(xié)議來(lái)完成各種操作的，需要選擇正確的數(shù)據(jù)包服務(wù)方式，才能確保嵌入式設(shè)備的遠(yuǎn)程控制能夠得到真正實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)的不斷運(yùn)用，使得嵌入式設(shè)備的使用范圍不斷擴(kuò)大，在一定程度上可以推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)不斷推廣，從而滿足各領(lǐng)域的發(fā)展需求，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)高科技技術(shù)快速發(fā)展有著重要影響。

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