現(xiàn)在人們正處在信息時代，而Internet已經成為信息社會中很重要的組成部分。Internet技術深入到人們日常生活和工作中使用的電子設備中，可使人們快捷方便地查閱和發(fā)布各類信息。同時，人們也希望通過Internet對家用電器進行遠程控制。但令人遺憾的是PC機及現(xiàn)有的Internet技術顯得過于昂貴，因而并不適用。于是，人們希望開發(fā)一種新技術，既能充分利用現(xiàn)有的Internet技術和資源，又能以很低的成本將它應用到各類智能裝置和家用電器中去。

如今，各類MCU已經廣泛地應用于家用電器中。由于嵌入式微控制器MCU（或稱之為單片機）都嵌入在有關的設備中，沒有自己獨立的外殼，故稱該類設備為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)能夠提供一定的服務和控制功能，能夠獲取、利用一些信息，但如何讓這些電子設備跟Internet連接起來，以便人們能夠遠程獲得這些電子設備的信息并控制它們的運行，已成為今天信息界同仁關注的焦點。

目前國內外許多廠家正在研制和推廣網絡芯片。武漢力源電子股份有限公司研制并具有自主產權的Web接口芯片Webchip PS2000，正是智能裝置和家電產品連接Internet的“橋梁”，它可將Internet技術延伸到更為廣闊的應用領域。

1 PS2000的結構與原理

PS2000是Webchip網絡接口系列中的重要成員，通過它可以實現(xiàn)MCU應用系統(tǒng)與基于PC平臺的網關（如emGatewayTM）接口。

PS2000芯片的原理結構圖如圖1所示。

它主要由核心控制單元、UART、嵌入式MODEM接口模塊、標準MODEM接口模塊、RS-485收發(fā)控制單元、LED顯示控制、DS2401接口、SPI接口模塊等組成。

核心控制單元主要實現(xiàn)通信和協(xié)議轉換；DS2401接口為電子標簽接口，用于連接DS2401集成電路，為電子設備提供唯一電子標識；通過SPI串行接口模塊，可與MCU應用系統(tǒng)方便連接；狀態(tài)顯示接口能直接驅動LED；有多種串行通信方式可供選擇：可外接RS-232、RS-485、嵌入式MODEM或標準MODEM等接口電路，也可選用RF或IrDA通信方式。PS2000為44腳MQFP封裝，采用單5V電源，具有體積小、功耗低、與emGatewayTM的網絡協(xié)議兼容等特點。

PS2000片內駐留有網絡協(xié)議解釋與網絡協(xié)議編譯程序模塊，MCU應用系統(tǒng)與PC機網關交換信息時，由PS2000擔任網絡協(xié)議的解釋和轉換，通過17條簡單的指令進行控制；與PC機網關通信時，負責對網絡協(xié)議進行規(guī)范或解釋，由于PC機網關能提供HTTP服務，可以與計算機瀏覽器（Netscape Internet Explore等）接口，故MCU應用系統(tǒng)通過PS2000上網十分方便，可實現(xiàn)遠程數據采集、管理、遠程設備控制、在線診斷和服務，以及自動將電子設備、智能儀器儀表、家用電器等連入Internet網絡。

2 MCU應用系統(tǒng)與Internet的連接

2.1 PS2000與基于PC平臺的網關通信

PS2000與PC機的連接十分靈活，可選用RS-232、RS-485、MODEM之一進行通信？1，以滿足遠程/近程、點對點或點對多點的通信要求，通過PS2000通信控制單元的通信控制字可選擇RS-232、RS-485、MODEM通信類型。

2.2 MCUNet協(xié)議簡介

PS2000內部固化了MCUNet協(xié)議，它與emGateway和OSGi協(xié)議兼容。MCUNet協(xié)議是MCU電子設備與計算機平臺上的Gateway建立聯(lián)系的一種軟件協(xié)議。MCUNet協(xié)議結構簡單、功能很強。

MCUNet協(xié)議首先規(guī)定了一種主從關系，Gateway永遠是主叫系統(tǒng)（Master），而電子設備永遠是從系統(tǒng)Slave .Gateway可以授權電子設備回撥（Callback）。

其次，MCUNet定義了電子設備系統(tǒng)的狀態(tài)性能參數表（Capabilities Table）和變量表（Variables Table）。電子設備與Gateway之間的信息交換過程是建立在MCU系統(tǒng)狀態(tài)性能參數表和變量表基礎上的。

電子設備的系統(tǒng)狀態(tài)性能參數表的作用是把電子設備系統(tǒng)的一些特性參數告訴Gateway，如系統(tǒng)變量表中變量的個數、變量表所占用的字節(jié)數、非易失性存儲器的大小、字符串的表達類型（ASCII、UNICODE或其它）等。

電子設備的系統(tǒng)變量表的作用就是把MCU與Gateway之間需要交換的信息羅列出來，通過一個變量表來表達。MCU與Gateway之間的所有交換信息都在這個變量表的表達范圍之內。超出變量表的信息，Gateway將不予受理。

2.3 PS2000與MCU接口

MCU應用系統(tǒng)一般都是以單片機為核心的一個應用系統(tǒng)。以MCS-51單片機為例PS2000與MCS-51單片機的連接如圖2所示。

2.4 MCU應用系統(tǒng)與Internet連接的可行方案分析比較

第一種方案是通過MCU應用系統(tǒng)的單片機內部固化TCP/IP協(xié)議。該方案的優(yōu)點：硬件電路相對簡單，也不需要其它中間環(huán)節(jié)支持便可以直接撥號上網。缺點：由于單片機使用了TCP/IP協(xié)議芯片，因此需要大容量的程序存儲器，而且要求MCU有較高的運行速度；應用系統(tǒng)的設計人員必須熟悉TCP/IP協(xié)議和相關的接口，軟件設計復雜，工作量大；另外，每一個電子設備都要申請一個IP地址，而IP地址資源是有限的，而且使用還要付費，成本較高。

第二種方案是利用emWare公司開發(fā)的EMIT技術。根據emWare公司的電子設備網絡協(xié)議，在應用系統(tǒng)的單片機內部使用emNet協(xié)議，再通過emGateway與Internet網連接。該方案的優(yōu)點：由于復雜的網絡協(xié)議是通過emGateway在PC機上實現(xiàn)的，應用系統(tǒng)MCU只使用較簡單的emNet協(xié)議，因此對MCU的要求較低。缺點：應用系統(tǒng)設計工程師必須熟悉emNet協(xié)議和相關的接口，而且原來客戶應用系統(tǒng)的MCU也不一定符合要求，并且軟硬件設計的工作量仍然較大；同時，應用系統(tǒng)的單片機處理emNet協(xié)議要占用一定的系統(tǒng)資源。

第三種方案是MCU應用系統(tǒng)通過Webchip PS2000網絡芯片與Gateway連接，再進入Internet網。PS2000內部固化了MCUNet協(xié)議，它與emGateway和OSGi協(xié)議兼容。應用系統(tǒng)設計人員完全不必考慮任何網絡協(xié)議，只需要解釋并執(zhí)行PS2000傳送過來的指令和數據就可以實現(xiàn)與Internet網絡連接，而MCUNet網絡協(xié)議由PS2000來完成。同設計UART系統(tǒng)中選用UART接口芯片一樣，選用PS2000將電子設備與Internet連接，可以節(jié)省MCU的資源，設計更簡單。

通過以上比較分析可知，采用第三種方案更為簡單方便，而且成本低。

3 應用系統(tǒng)

圖3是一個家用空調控制應用系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，為了確定設計的電子設備的ID號是唯一的，需要加入一片由DALLAS公司生產的電子標簽，通過這個唯一的ID號區(qū)分不同的電子設備。然后確定需要遠程控制的變量。現(xiàn)設定4個需要遠程控制的變量：設定空調的開關狀態(tài)；選擇空調的工作模式，如制冷、加熱、換氣等；設定房間溫度；設定定時時間。確定了控制變量后，還需要建立一個控制系統(tǒng)的變量表？這樣只需通過17條簡單的指令編寫程序就可以實現(xiàn)家用空調與PS2000之間的信息交換。家用空調通過PS2000和emGateway與Internet網方便地連接起來之后，即可通過Internet對家用空調進行遠程控制。

Webchip PS2000芯片使各類智能裝置和家用電器通過Internet網絡實現(xiàn)遠程控制和管理變得十分方便；而且使系統(tǒng)的設計更簡單，設計人員無需熟知網絡協(xié)議；同時降低了對應用系統(tǒng)中MCU的性能要求和其它外圍設備的硬件需求，減少了應用系統(tǒng)硬件開支， 且成本低廉，并縮短了軟硬件的開發(fā)周期。
責任編輯：tzh