關于單片機嵌入式互聯網技術及系統開發研究

摘 要：在飛速發展的科學技術的推動之下，使得基于單片機的嵌入式系統得到了很大的關注與重視，并且被運用到不同的行業領域當中，比如，工業和智能設備當中的安全保護系統、探測控制系統、信息家電等不同的領域。當把互聯網與嵌入式系統相連之后，借助互聯網技術，不僅可以達到準確監測遠程信息、傳遞和管控等效果，而且充分發揮出基于單片機的嵌入式系統的良好作用，完成系統開發的任務。本文通過闡述單片機嵌入式互聯網技術的相關情況，說明了單片機與網卡接口電路的具體狀況，同時探究了針對基于單片機下TCP/IP協議棧的實現，從而有效提升基于單片機下嵌入式互聯網技術及系統開發應用的總體水平。

關鍵詞：單片機;嵌入式互聯網技術;系統開發

網絡信息時代的來臨，讓計算機技術得到了廣泛地運用，網絡的利用率變得越來越高。在此過程當中，基于單片機的嵌入式系統獲得了相應的重視。實際上，從目前的發展情況來看，很多智能家電、安全防護系統當中均已經得以運用，并且取得了良好的應用效果。在互聯網與嵌入式系統相連以后，無疑能夠帶給信息數據測定工作更大的便利，使其變得更加高效。通過注重互聯網技術與嵌入式系統之間的有效融合，能夠加快嵌入式系統研發和應用的速度，進而發揮出其應有的作用。鑒于此，系統思考和分析基于單片機的嵌入式互聯網技術及系統開發顯得尤為必要，擁有一定的研究意義與實踐價值。

一、單片機嵌入式互聯網技術相關概述

對于單片機嵌入式互聯網技術而言，應該提高對單片機資源的利用效率，以便實現互聯網通信協議棧的效果。在此過程當中，一大關鍵點是需要借助單片機自身十分有限的資源科學、高效地處理相關數據信息，進而實現TCP/IP協議，有利于確保相關信息能夠轉變為互聯網傳輸環節當中主要運用的相關數據包。與此同時，實現單片機嵌入式互聯網技術的具體策略類型非常多，其中涵蓋了專門化嵌入式芯片、借助嵌入式系統構建專用網，并依靠PC機網關與互聯網相連、依靠網絡管控芯片以及常規的單片機等不同的方式[1]。

二、單片機與網卡接口電路的說明

第一，關于此次研究的系統設計整體方案如下：此系統所選用的單片機為日常運用當中十分常見的，并且價格較低，為MCS8051系列。在網卡方面，主要選用了以太網控制器裝置芯片。由于互聯網當中的網絡協議包含了極大的程序代碼，因此，不僅包括網卡、單片機裝置，系統同樣需要增加部分處在外端的電路。在上述外端電路當中則涵蓋了RS232 接口、RAM 存儲器等部分。其中， 接口針對的為單片機與外端設備實施數據交互的一個接口;RAM 存儲器針對的為數據信息的緩存器裝置。此系統的整體功能設計情況見下圖1。

一般來說，對于此系統來說，單片機的功能在于針對互聯網當中的數據信息、封包串口RS232內數據的解包處理。在遠程計算機設備傳輸來相關數據包以后，便借助互聯網中的物理媒介有效傳輸至以太網控制器的芯片當中。而以太網控制器芯片通過相應的地址接線協議以后，便會交由單片機裝置[2]。此時，單片機能夠實施TCP/IP協議。當將TCP/IP 的報頭消除以后，便可以借助RS232 接口把相關數據交由相關數據采集控制系統的現場設施進行處理。假如有關現場設施接收到有關數據以后，便能夠傳輸到單片機，此時單片機便根據相關TCP/IP 協議的格式加以封包處理，接著傳輸到以太網控制器芯片當中，隨后依靠相關網卡芯片。便可以將其及時傳輸至互聯網當中。顯然，借助此種形式，可以達到單片機與互聯網之間數據信息通信的效果，如此，可以依靠互聯網遠程控制的方式，達到對相關數據采集系統的控制目的，發揮出其應有的作用。

第二，對于此系統而言，單片機屬于其主要的構成零件，因此，單片機與網卡接口電路十分關鍵。該系統選用的單片機為8051 系列。此種單片機不但獲得了十分廣泛地運用，而且價格較為低廉，自身的結構也非常簡單。對于相關工業設施來說，可以使系統的經濟成本進一步下降。并且，使用8051 系列單片機編程的過程當中更加簡單、便捷，進行程序調試的過程當中同樣十分便利[3]。

三、針對基于單片機下TCP/IP 協議棧實現的探究

通常情況下，在互聯網當中，TCP/IP 協議屬于其中最主要的協議。所以，為了進一步實現單片機嵌入式互聯網技術，首先應該達成互聯網TCP/IP 協議。因為被單片機資源所限制影響，所以，增加了實現互聯網TCP/IP 協議的難度。從當前很多大企業所設計的商業嵌入式TCP/IP 協議棧情況來看，雖然在針對性方面的效果很顯著，但是欠缺一定的通用性，并且研發成本需要的費用也無法進行估測[4]。假如在單片機嵌入式互聯網系統當中運用了上述TCP/IP 協議棧，在性價比方面顯然會表現出更低的情況。筆者經過查閱大量的相關研究論著與文獻資料之后，從中可以獲悉，科學選用TCP/IP 協議是非常關鍵的。

在此次研究的過程當中，選用了TCP/IP 協議棧ulP0.9 ，與8/16 位的單片機是相匹配的，包含在小型嵌入式TCP/IP 協議棧的范疇當中。有關工作人員具體進行設計的時候，應該全面考慮到模塊化方面的問題因素，針對互聯網通信過程當中所關聯到的協議制度來說，需要借助TCP/IP 協議棧ulP0.9 進行有效保留處理，以便縮減協議代碼量，進而完成使相關系統資源下降的任務。所以，通過將TCP/IP 協議棧ulP0.9 合理運用到單片機嵌入式互聯網系統當中，不僅擁有較強的適應性，而且能夠發揮出良好的作用。由此可見，單片機下TCP/IP 協議棧的實現至關重要。

四、單片機主程序的分析

當底層設備應用服務的功能模塊、驅動功能模塊均增設完畢之后，需要科學配置ulP 。實施系統主體結構的軟件編寫的過程當中，可以看作對單片機主程序函數的科學編寫。具體開展軟件編寫的過程中，需要結合不同用戶的具體需要情況予以實施。針對此次研究的單片機嵌入式互聯網系統而言，首先利用了以太網，接著與互聯網相連接，以便增強WEB 應用的效果。一般而言，應該快速啟動系統，完成初始化處理，結束以后，主程序持續查詢。由于TCP/IP 協議棧ulP0.9 進行編寫過程中使用了C語言，因此，需要科學選用C語言完成編寫與開發單片機主程序的任務，從而實現單片機與TCP/IP 協議棧ulP0.9 間相關數據的快速交換效果。

五、結論

從此次論文的論述與分析當中，不難看出，系統分析與思考基于單片機的嵌入式互聯網技術及系統開發顯得尤為必要，具有一定的研究意義和實施價值。本文通過闡述單片機嵌入式互聯網技術的相關情況，說明了單片機與網卡接口電路的具體狀況，同時探究了針對基于單片機下TCP/IP 協議棧的實現，分析了單片機主程序的情況。希望此次研究與分析的內容和結果，能夠得到有關基于單片機的嵌入式互聯網技術和系統開發技術工作人員的關注與重視，并且從中獲取相應的借鑒和幫助，以便增強基于單片機的嵌入式互聯網技術應用與系統開發的實際效果，進而推動我國基于單片機的嵌入式互聯網技術的不斷發展與進步，充分發揮出系統開發的良好作用。

參考文獻：

[1]孟江，李麗，高屹.單片機嵌入式互聯網技術及系統開發研究[J].電子技術與軟件工程，2019，147（113）：264-268.

[2]楊茂澤，張曉波，劉昊然.分析單片機嵌入式互聯網技術以及系統開發[J].全文版：工程技術，2019，178（113）：126-130.

[3]李紅濤，劉明輝，趙馨誠.單片機嵌入式Internet技術研究及系統開發探討[J].電子制作，2019，168（198）：174-178.

[4]鄒云峰，馮小紅，劉紅艷.基于單片機的嵌入式系統接入互聯網技術的研究[J].河海大學常州分校學報，2019，157（151）：100-106.

作者簡介：

袁協民（1984—），男，廣安職業技術學院，助教，研究方向：應用電子技術、測控技術。