粤嵌MCS-51单片机嵌入式Internet技术研究

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1、粤嵌MCS-51单片机嵌入式Internet技术研究近年来以单片机（MicroComputerUnit,MCU）为代表的嵌入式系统在工业探测系统、智能仪器、安防系统、智能家电和信息家电领域得到了广泛应用。　　如果嵌入式系统能够连接到Internet上，则用户可以方便、快捷、低廉地通过网络进行远程控制、监测和信息传送。Internet技术和嵌入式技术的相互融合，不仅为嵌入式系统的设计和开发带来了前所未有的发展空间和机遇，也使得Internet应用进入了嵌入式Internet时代。据专家预测，未来在Internet上的新增业务和应用中，将有45%的增长来自于小型嵌入式系统。因此，嵌入式系

2、统的Internet接入技术，将会有极其广阔的应用前景。如何利用单片机接入Internet网络成为未来最热门的技术之一。　　1单片机嵌入式Internet接入技术　　Internet网络通信中，TCP/IP协议簇非常庞大，需要占用大量的系统资源。单片机的缺点是资源有限，无法容纳下Internet的TCP/IP协议簇。因此单片机实现嵌入式接入Internet技术的关键是如何在单片机等嵌入式设备的有限资源上实现Internet的网络通信协议栈。其难点在于：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Internet上传输的IP数据包。目前许多研究机构都在积极

3、探讨利用MCU实现接入Internet技术，出现了多种单片机嵌入式Internet技术方案，这些技术实现方案可以归为以下几类。　　（1）使用专用的嵌入式芯片。专用嵌入式芯片是一种内置了通信和控制功能的单片机，可以实现实时多任务操作。比传统的单片机硬件提供更强的系统设计灵活性。这样的芯片有Ubicom公司的IP2022芯片，MOXA公司的NportExpress芯片等。这类芯片功能强，能够实现多种网络协议，一般提供有相应的TCP/IP网络协议栈。但是这种芯片价格偏高，用户需要支付软硬件费用，不易于实现市场的广泛应用。　　（2）嵌入式系统组成专用网通过PC网关接入Internet.小型嵌

4、入式系统通过总线技术组成专用网络，采用一个PC机作为网关，该PC将专用网发送来的信息通过专用软件转换为TCP/IP协议数据包，然后发到Internet上以实现远程通信。该方案是早期采用得较多的技术。但是这种方案的缺点是要使用一台专用的PC机，显然它只适用于某些工业数据采集系统，不易于向信息家电和网络化智能仪器仪表等领域推广。　　（3）使用普通单片机和网络控制芯片。这种方法实现起来比较简单，而且可根据实际需要进行功能扩展，但是需要在单片机上实现嵌入式TCP/IP网络协议，软件编程的工作量比较大。由于采用普通单片机，所以其优点是成本低，单片机体积小，易于以极高的性价比向诸多需要实现嵌入式

5、接入Internet的场合推广。本文设计的系统就是采用这种技术方案，下面将重点分析其硬件和软件设计。　　2单片机与网卡的接口电路　　2.1系统总体设计系统选用最常用的MCS8051系列单片机，此类型单片机价格低廉且应用广泛。网卡选用台湾Realtek公司生产的ATL8019AS以太网控制器芯片。由于Internet网络协议的程序代码量较大，所以系统除了单片机和网卡外，还增加了一些外围电路。包括用作数据缓存的RAM存储器和RS232接口，前者用作数据缓存器，后者作为单片机与现场设备进行数据交互的接口。　　在上述系统设计中，单片机主要完成Internet数据的解包和串口RS232数据的封

6、包。远程PC机传输来数据包经过Internet物理媒介到达以太网控制芯片RTL8019AS内，RTL8019AS执行地址解析协议，然后交给C8051单片机，单片机执行TCP/IP协议模块，去掉TCP/IP报头后将数据通过RS232串行口交给数据采集系统的现场设备。反之，如果是现场设备发送数据到单片机，那么单片机将数据按照TCP/IP协议格式封包后送入RTL8019AS,由网卡芯片传输到Internet中。通过上述方式，单片机完成与Internet的交互，从而实现数据采集系统的互联网远程控制。　　2.2标单片机与网卡的接口电路单片机是本系统的核心，因此单片机与网卡的接口电路非常关键。本

7、系统选用8051系列单片机，是因为8051单片机是最常用的单片机，其价格低廉且应用广泛，在工业设备应用中易于降低系统成本。同时8051编写程序简练，程序调试方便。8051单片机与以太网控制器芯片的连接电路8051单片机P0口的8位数据总线D0-D7、P2口的5根地址线A8-A12、读信号线RD、写信号线WR、2个定时器控制端T0、T1分别与Realtek8019AS的各信号线对应连接。Realtek8019AS芯片工作在8位总线方式。8051单片机驱动网络