嵌入式系统接入Internet的研究

嵌入式系统接入Internet的研究

刘洁涓[1]2003年在《单片机接入Internet技术在智能小区中的应用与研究》文中提出随着数字城市的发展,智能小区进入了一个新的发展时期,智能小区传统的理念、技术、管理都发生了很大变化,新技术、新产品不断地被采用,市场容量也不断扩大,单片机接入Internet技术更是推动了智能小区标准化和数字化。 本文系统介绍了新型智能化小区的内涵、发展趋势及各种先进技术的应用;深入讨论了嵌入式Internet技术的组成,对于单片机接入Internet的几种方案作了深入的研究和比较,并对单片机中实现TCP/IP协议栈方案给出了详细的说明。 单片机接入Internet存在的一个主要问题是在选择传输层协议时往往难以抉择,UDP确实简单易实现但却要耗费开发者过多的精力在保证它的可靠性上;TCP虽然可靠,但它对资源的占有量和对处理器的要求也使得8位、16位单片机望而却步。 本文的重点就是解决传输层协议的问题,作者试图寻找或者提出一种两全的解决方案。针对这一出发点,作者提出了两种解决方法,一种是传输层采用罕有人知的T/TCP协议,该协议是TCP/IP协议的补充协议,1994年就以RFC1644标准定义,这是一种对小量数据加速交互的进程而又保留了TCP稳定、可靠、无重复传输的择中方案;另一种方案是采用作者提出的一种适用于嵌入式系统的专用传输层协议ESSP,以ICMP为原型,加入了类似TCP协议中序列号和确认序列号机制,并采用停止等待协议,解决了UDP重复性问题。为了验证这两种协议,作者分别从理论和实际两方面对UDP、TCP、T/TCP、ESSP几种协议进行了分析或测试,测试部分采用EQ Information Technology Inc.公司的网络测试工具NetAnalyzer来进行,这是一个基于WINDOWS平台的网络监控和协议分析软件。作者对几种协议分别在高、低带宽或高、低延时的网络上进行了大量测试,结果证明了T/TCP、ESSP的可行性、可靠性和优越性。 此外,作者结合由深圳市正星特公司提供的实际课题SCT—100IPHM小区智能化管理系统的设计,利用现有的以太网实现了远程抄表收费系统、家电控制系统、家庭安防系统和信息服务功能的集成,该系统已在深圳、上海等多个高级小区中实际应用,效果良好,相比于传统的总线式系统有不可比拟的优势。

刘盼盼[2]2008年在《嵌入式WEB服务器的设计与实现》文中认为随着计算机技术和通讯技术的不断发展,互联网和嵌入式智能仪器得到越来越广泛的应用,人类社会进入后PC时代。在嵌入式应用领域里,如何将Internet资源应用到嵌入式设备中,使人们可以无需设计专用的图形用户界面(GUI)来方便地实现对嵌入式设备的远程监测和控制,这已成为当今IT界的热门研究课题。本论文在查阅大量中英文资料的基础上,首先讨论了基于ARM7的嵌入式Internet技术,介绍了嵌入式网络通信技术的基础知识,然后根据嵌入式设备的特点,对标准TCP/IP协议进行了合理的简化,实现了符合ARM7单片机的嵌入式精简TCP/IP协议栈。协议栈实现的协议包括:ARP(地址解析协议)、IP(网际协议)、ICMP(网络控制报文协议)、TCP(传输控制协议)和HTTP(超文本传输协议)。在协议栈的基础上,实现了简单的嵌入式Web服务器。本论文结合嵌入式技术、串行通讯技术和互联网通讯技术,介绍了嵌入式Web服务器的具体实现过程。本论文采用LPC2132+ENC28J60+H1102的硬件构架,基于超文本传输协议(HTTP)传输控制数据和用户信息,本论文设计了微型嵌入式WEB服务器,通过以太网和HTTP数据传输共享以单片机应用系统为中心的小型嵌入式设备的信息,实现了嵌入式系统的Internet接入,Internet上的远程用户就可以通过浏览器访问嵌入式Web服务器,进而实现对嵌入式系统的远程控制和监测。本论文最后对一个基于嵌入式WEB服务器的应用系统进行了调试、测验,验证了其网关功能和采集、传输功能的可靠性与稳定性、WEB页面的实现等等,证明了嵌入式WEB服务器可为家电联网、以及其它嵌入式应用系统的远程控制、远程数据采集等提供一种新的良好的解决方案。

张运杰[3]2004年在《基于8位微控制器的嵌入式Internet研究与实现及其在远程视频监控中的应用》文中研究指明随着后PC时代的到来,嵌入式系统的应用范围日益广泛,从工业控制系统到家用消费电子,从网络设备到手持移动装置,新一轮信息产业的升级和发展给我们提供了缩短同国际IT技术先进水平差距的大好机遇。目前Internet也已成为社会重要的基础信息设施,是信息流通的主要渠道,也是地球上最大最普及的网络系统,Internet的应用已经渗透到人们生活的各个方面。在这种情况下,接入Internet的主体也开始发生变化,除了计算机之外,当前大量的各类电子智能设备也开始尝试着接入Internet。嵌入式Interne技术(EI,Embedded Internet)就是为这些嵌入式设备接入Internet而提出来的,其主要目的就是解决设备上网问题。只要实现了嵌入式系统接入Internet,人们在任何地方就可以通过网络连接并控制所有的嵌入式设备。嵌入式Internet的关键问题是成本问题。目前嵌入式系统中除部分32位处理器以外,大量存在的是8位微控制器。这类处理器在各种智能设备中广泛使用,价格低廉,如果能够在它上面实现嵌入式Internet技术,不仅会大力促进EI的应用发展,而且将会带来巨大的经济效益。对所有设备制造商和设备使用者而言,寻求一个经济、快速的解决方案,让现有的设备可立即联网使用,成为掌握竞争商机的一个重要课题。本文以广泛使用的普通8位微控制器为出发点,介绍了嵌入式Internet的设计方案及具体实现。文章首先概述了嵌入式Internet技术的发生、发展及其应用前景。在介绍比较了当前国内外几种主要解决方案的前提下,通过对标准TCP/IP的详细分析,并结合微控制器的特点,提出了一种构建基于8位微控制器的嵌入式Internet解决方案。随后详细描述了整个系统的设计原理,重点研究分析了以太网络接口的软硬件设计,接着对在8位微控制器上实现TCP/IP协议的技术--嵌入式TCP/IP协议栈作了分析研究。最后为了验证方案的确实可行,该文以数据流量较大的嵌入式网络视频监控系统为研究对象,来检验该网络平台的运行效果。最终通过系统的实际运行结果,证明了该方案的可行性和实用性。同时,文章还对视频监控系统中使用的关健技术进行了介绍。

于长林[4]2009年在《嵌入式技术在远程控制与测量系统中的应用研究》文中研究表明电脑中的远程控制技术,始于DOS时代,只不过当时由于技术上没有什么大的变化,网络不发达,市场没有更高的要求,所以远程控制技术没有引起更多人的注意。但是,随着网络的高度发展,电脑的管理及技术支持的需要,远程操作及控制技术越来越引起人们的关注。本文在总结与分类研究了当今主流的嵌入式远程测控系统所采用的各种技术的基础上,设计并部分实现了一套引入CAN(Control Area Network)现场总线的典型的嵌入式远程测控系统。该系统基于主流的32位嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统设计,可以实时地采集CAN总线传输的监测数据并在做进一步处理后汇总到远程测控中心,从而完成实时测控的功能。该系统的设计与部分实现为现场总线引入嵌入式远程测控系统提供了可能性验证。第一章综述了本文研究工作的意义和主要工作内容。第二章基于Internet的发展现状总结并且研究了当前应用于远程测控系统中的主要嵌入式技术与当前发展状况,包括:测控系统接入Internet的主流技术、高速测控系统的数据采集方案、数据处理方案和嵌入式系统的应对安全问题的解决机制。第叁章在前文技术性总结的基础上设计了一套基于CAN现场总线的嵌入式远程测控系统,包括总体方案设计、硬件设计,并给出了实时任务模块、CAN总线通讯模块、网络通讯模块和远程维护模块的详细设计。第四章重点介绍了CAN总线控制器驱动程序的开发过程与软件实现。在PowerPC处理器开发板的软硬件平台上,实现并验证了CAN总线控制器SJA1000的通讯模块,为系统数据采集子功能的实现提供了可行性。CAN总线技术的引入证明CAN总线功能简化了现场设备与与数据采集子系统的联系,并能实时地传送数据,构成分布式的测控系统,使工业控制测量系统与上层管理控制网络相联结,实现信息共享的功能,使得生产控制者能够实时检测现场级工业设备的工作情况。第五章给出了本文的主要研究结论,并对嵌入式系统可靠性和数据安全性等方面给出了改进工作的展望。

李冬冬[5]2004年在《嵌入式智能仪表与Internet的接口及应用技术研究》文中研究指明本文对仪器仪表的发展作了简要概述,分析了智能仪器仪表和嵌入式系统的特点以及两者与Internet相结合的必然趋势,进而引出了嵌入式智能仪表网络化的概念,讨论了智能设备接入Internet的几种设计方案,并提出了一种新方法。这种智能设备接入Internet的新方法就是基于iChipCO561AD-S芯片的设计方案。iChip芯片是由美国Connect One公司设计开发的专用网络接口芯片,它实际上是一种TCP/IP协议转换器,负责将主设备的数据转换成能在Internet上传输的网络数据,同时接收远程终端的指令,实现智能设备的远程监控。本文共分五部分展开论述,第一部分,绪论;第二部分,基于iChip的远程监控系统的设计研究;第叁部分,智能仪表与Internet的接口硬件设计;第四部分,智能仪表接入Internet的软件设计;第五部分,iChip的测试与应用。其中,第二部分作了设计方案的理论研究,第叁、四两部分是具体的方案实现。基于iChipCO561AD-S的智能设备接入Internet的方法是一个全新的、完整的智能设备与网络通讯连接方案,具有其开发周期短,成本低,软硬件可独立设计等优点,特别是对原有的串口设备,在不改<WP=4>变内部结构的情况下提供了最优的网络化解决方案,有着深远的现实意义。

刘晓升[6]2004年在《基于8位MCU的嵌入式Internet设计与实现》文中指出随着Internet的迅速发展,Internet的应用已经深入到生活的方方面面。许多嵌入式设备都在开始尝试着接入Internet。据网络专家预测,下一代网络设备中嵌入式设备将大大增加,将来在互联网上传输的信息中70%左右是来自小型嵌入式系统。8位微处理器在嵌入式设备中应用最为广泛,如果在它上面实现嵌入式Internet技术,将会促进Internet进一步推广,也会带来巨大的经济效益。如何通过互联网共享以微处理器应用系统为中心的小型嵌入式设备的信息,成为当今嵌入式研究领域中的一项重要内容。 本论文主要研究基于8位微处理器的以太网接入方案设计和实现。 论文的第一章介绍了嵌入式Internet的发展、研究的现实意义及目前的研究状况,给出了毕业设计的核心内容、设计步骤。 第二章描述了准备实现的嵌入式Internet的接入方案。 第叁章讲述了所设计的嵌入式Internet硬件设计方案,硬件系统组成,各部分的功能及联系,系统的可行性以及硬件的测试情况。 第四章阐述了在硬件基础上的接口编程,uIP协议栈的实现方法,实现流程等。 第五章讲述了嵌入式Internet分别作为客户端和服务端的应用实例。 最后对研究工作进行总结,并给出今后研究工作的展望。

张大鹏[7]2007年在《μC/OS-Ⅱ下TCP/IP协议栈的研究》文中提出随着Internet的发展和后PC时代的到来,人们开始越来越多地接触到一个新概念——EI(Embedded Internet,嵌入式Internet)。EI是指把TCP/IP协议作为一种嵌入式应用,从而实现接入Internet功能的技术。现在Internet的应用已经开始深入到生活的方方面面,接入Internet的主体也从传统的计算机发展到大量其他的电器设备,EI就是为了使众多的小型设备接入Internet而提出来的,其主要目的就是解决小型设备的上网问题。对于很多体积较小、成本低廉的小型设备来说,一个Internet协议的实现应该充分考虑其有限的硬件资源,并且在实际应用当中,由于很多小型设备接入Internet需要的网络功能比较单一,因此实现一个小型化的TCP/IP协议栈就变的十分必要。本文首先对在嵌入式系统上实现TCP/IP协议进行了讨论和研究,介绍了EI的概念、特点和研究背景、研究意义、应用前景、发展动态以及国内外的一些比较成熟的技术,并根据小型嵌入式系统接入Internet的客观条件和嵌入式系统本身实时性、灵活性和简单性的特点总结了TCP/IP协议栈实现的一般要素。其次,本文对嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ实时内核的工作原理作了深入的分析,并对μC/OS-Ⅱ在ARM处理器上的移植过程作了详细的描述。本文实验方案用的以太网接口控制芯片是RTL8019AS,文章完整的叙述了网卡驱动程序的实现过程。然后就协议栈内存管理的设计思想、实现过程和协议栈的整体设计结构的实现以及协议栈和μC/OS-Ⅱ操作系统的接口的设计作了详细的说明。接下来,在遵从TCP/IP协议标准的前提下,根据以上总结的关于实现嵌入式TCP/IP协议栈的特点和要求,本文对其进行了具体实现,在μC/OS-Ⅱ操作系统上编写了嵌入式TCP/IP协议栈,实现了TCP/IP协议簇的基本协议ARP、IP、ICMP和TCP。协议栈的API(Application Program’s Interfaces,应用程序接口)是专门设计的,它和BSD(Berkeley Software Distribution,伯克利软件套件)API非常类似,但执行起来相对高效、消耗资源较少。最后,在Linux平台下,本文用了一个模拟的网络环境对实现的各个协议的功能进行了测试。测试结果证明在μC/OS-Ⅱ操作系统上已经可以实现基本的TCP/IP协议,通过了网络通讯测试,达到了设计目标,可以运用到实际嵌入式系统当中。

张毅, 赵国锋[8]2002年在《嵌入式Internet的几种接入方式比较》文中研究说明首先介绍嵌入式 Internet技术的发展和广阔的应用前景以及嵌入式 Internet技术的基本概念和原理 ,然后重点阐述了嵌入式系统接入 Internet的几种方式 ,包括各种接入方式的工作原理 ,对 TCP/ IP的处理方法及所需的其他协议、软硬件等 ,并对它们各自的优缺点进行了比较 ,指出了新的发展方向

刘忠超[9]2007年在《基于MCU的嵌入式WEB服务器的设计与实现》文中提出随着互联网和嵌入式系统的迅猛发展和广泛应用,嵌入式系统接入网络已成为其应用的必然趋势。目前,基于网络应用的嵌入式设备多以PC机或ARM等32位微处理器作为硬件,来构成嵌入式Web服务器,存在成本高、体积大、功耗大等缺点。MCU在各个领域和家庭中应用极为广泛,但大多数仍处于单独应用阶段。为使当前普遍应用的低端微控制器具备网络服务功能,本文以8位单片机为对象,研究基于MCU的嵌入式WEB服务器的设计实现方法。主要研究内容和结论如下:(1)提出了以8位微控制器驱动以太网控制芯片的设计方案,设计了嵌入式Web Server的系统结构,给出了系统硬件设计方案、硬件系统组成以及各部分的功能和联系。搭建了系统硬件电路,主要是8位微处理器与以太网控制芯片电路的实现,以达到与上层信息网络互联的目的。(2)对硬件系统中使用的MCU芯片和网卡控制芯片进行了认真的研究,编写了基于AT89C55WD单片机和网卡控制芯片RTL8019AS的程序代码,详细论述了Ethernet接口控制模块的实现和Ethernet网卡控制芯片驱动程序的设计。(3)为了将TCP/IP协议栈用于嵌入式系统,根据单片机系统的实际资源情况,对传统的TCP/IP协议栈进行了精简,阐述了μIP协议栈的实现方法和实现流程,在系统中加载了精简的TCP/IP协议。(4)用Keil C51 uVision2开发工具,对用C51语言设计的系统软件程序进行编译、调试和运行测试,结果表明,设计的基于8位微处理器的Web服务器,能够实现Web服务器的基本功能。(5)本文提出的基于单片机系统中实现嵌入式Web服务器的方法,为嵌入式系统接入互联网提供了理论依据和技术支持,也验证了整个系统实现的可行性。研究的方法对寻找并解决如何使8位单片机以最优的性价比接入Internet,均具有重要的理论意义和实用价值。

杜娟[10]2005年在《嵌入式Internet应用系统的研究与设计》文中研究表明以微处理器为中心的嵌入式系统已经在社会的各个领域中得到广泛应用。但是当前大多数的嵌入式系统仍处于单独应用的阶段。为了实现多个嵌入式之间的信息共享和交流,可以利用RS-232 (一种串行通信协议)等协议将嵌入式系统组网,但是网络的有效半径较短,并且孤立于Internet 网络以外。为解决这一问题,嵌入式Internet 接入技术应运而生。如何将嵌入式系统特别是应用最广泛的8/16 位微处理器为代表的嵌入式系统接入Internet 已成为目前的研究热点之一。基于以上背景,本文构建的通用嵌入式Internet 接入模型在硬件和软件上均采用了使用最广泛的器件和技术。文中在分析嵌入式系统接入Internet 普遍技术的基础上提出了新的基于W78E516BP 微处理器的嵌入式系统接入方案。重点论述了系统硬件、软件的设计与实现方法。系统资源匮乏和微处理器较慢的运行速度是在设计中遇到的最大挑战。为解决这类问题在第二、叁章论述系统硬件框架时考虑了如何高效的利用各类器件、如何设计和使用网络接口使其与微处理器更加融合等技术; 在第四、五章分析和描述软件实现的过程中选择了小巧但实时性较高的操作系统μC/OS-Ⅱ,嵌入通信协议时也在对其功能进行详尽探讨的基础上结合系统的特点和应用需求尽量精简了协议。此外,器件间的时序配合、系统的稳定性和抗干扰性设计、代码优化以及如何合理的定义与使用程序中的函数和变量,使程序源代码编译链接后生成的文件占用微处理器最小的数据代码空间等问题的合理解决方案在设计过程中也起着举足轻重的作用。本通用嵌入式系统接入模型的设计与实现为后续研究打下了基础,同时也为其他设备接入Internet 的开发提供了参考。

参考文献:

[1]. 单片机接入Internet技术在智能小区中的应用与研究[D]. 刘洁涓. 湖南大学. 2003

[2]. 嵌入式WEB服务器的设计与实现[D]. 刘盼盼. 太原理工大学. 2008

[3]. 基于8位微控制器的嵌入式Internet研究与实现及其在远程视频监控中的应用[D]. 张运杰. 天津师范大学. 2004

[4]. 嵌入式技术在远程控制与测量系统中的应用研究[D]. 于长林. 电子科技大学. 2009

[5]. 嵌入式智能仪表与Internet的接口及应用技术研究[D]. 李冬冬. 北京化工大学. 2004

[6]. 基于8位MCU的嵌入式Internet设计与实现[D]. 刘晓升. 苏州大学. 2004

[7]. μC/OS-Ⅱ下TCP/IP协议栈的研究[D]. 张大鹏. 太原理工大学. 2007

[8]. 嵌入式Internet的几种接入方式比较[J]. 张毅, 赵国锋. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2002

[9]. 基于MCU的嵌入式WEB服务器的设计与实现[D]. 刘忠超. 西北农林科技大学. 2007

[10]. 嵌入式Internet应用系统的研究与设计[D]. 杜娟. 华中科技大学. 2005

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