MCU应用系统与Internet连接的一种新技术

MCU应用系统与Internet连接的一种新技术

摘要：介绍一种新型的智能网络接口芯片PS2000及其应用。PS2000是Webchip网络接口系列中的重要成员，通过它可以实现智能装置与PC机平台的网关接口，使智能装置通过PS2000上网十分方便，设计者在设计这样的系统时无须熟知网络协议。

前言

今天为们生活在一个信息时代，Internet已经成为信息社会的重要组成部分，Internet技术将深入到日常生活和工作所用到的电子设备中。我们知道，Internet技术得以迅速发展的主要推动力之一是标准十分成熟的PC工业。无论是PC机的硬件平台，还是软件操作系统都高度标准化，上网的操作方式也不同小异。然而，对于各类智能装置和家用电器情况就不同了，它们的“心脏”是一颗被称之为微控制器（MCU）的芯片，俗称单片机。由于微控制器芯片品种达数百种，这些微控制器的硬件结构和指令系统各不相同，因此，不能像PC机那样通过标准的硬件接口和接口软件直接接入Internet网络。如何让各类智能装置或家用电器与Internet连接起来，既能充分利用现有的Internet技术和资源，又能以很低的成本将各类智能装置或家用电器与Internet连接起来，以便人们能够远程获得这些电子设备的信息并控制它们的运行，已成为今天信息界关注的焦点。

目前国内外许多厂家正在研制和推广网络芯片。由武汉力源电源股份有限公司研制并具有自主产权的Web接口芯片Webchip，既能满足上述功能又具有低成本、易于掌握等优点，是智能装置和家电产品连接Internet的理想“桥梁”。它可将Internet技术延伸到更为广阔的应用领域。

由于Webchip是一种独立于各种微控制器的通用标准化产品，工程师使用Webchip开发具有网络功能的智能装置时，既不需要了解复杂的网络技术，也不需要改原来已成熟的设计，只须增加一小段和Webchip通信的接口程序即可。因此，用户能够大大缩短产品的开发时间。

一、PS2000的结构与原理简介

PS2000是Webchip网络接口系列中的重要成员，其原理框图如图1所示。它主要由核心控制单元、UART、嵌入式Modem接口模块、标准Modem接口、RS-485收发控制单元、LED显示控制、DS2401接口、SPI接口模块等组成。

核心控制单元主要实现通信和协议转换；DS2401接口为电子标签接口，用于连接DS2401集成电路，为电子设备提供惟一的电子标准；通过SPI串行接口，可与MCU应用系统方便连接；状态显示接口能直接驱动LED；有多种串行通信方式可供选择——可外接RS-232、RS485、嵌入式Modem或标准Modem等接口电路，也可选用RF或IrDA通信方式。PS2000为44脚MQFP封装，采用单5V电源，具有体积小、功耗低、与emGateway TM的网络协议兼容等特点。

PS2000片内驻留有网络协议解释与网络协议编译程序模块。它与MCU应用系统的信息交换由17条简单的指令进行控制；与PC机网关通信时，负责对网络协议进行规范或解释。由于PC机网关能提供HTTP服务，可以与计算机浏览器（Netscape,Internet Explore等）接口，故MCU应用系统通过PS2000上网十分方便。

二、MCU应用系统与Internet的连接

1.PS2000与基于PC平台的网关通信

PS2000与PC机的连接十分灵活，可选用RS232、RS485，Modem之一进行通信，以满足远/近程、点对点或点对多点的通信要求。通过PS2000通信控制单元的通信控制字可选择RS232，RS485，Modem进行通信。

2.MCUNet协议简介

PS2000内部固化了MCUNet协议。MCUNet协议是MCU电子设备与计算机平台上的Gateway建立联系的一种软件协议，结构简单，功能强，与emGateway和OSGI协议兼容。

首先，MCUNet协议规定了一种主从关系，Gateway永远是主系统（master），而电子设备永远是从系统（slave）。Gateway可以授权电子设备回拨（Callback）。

其次，MCUNet定义了电子设备系统的状态性能参数表（capabilities table）和变量表（variables table）。电子设备与Gateway之间信息交换的过程是建立在MCU系统状态性能参数表和变量表基础上的。

电子设备的系统状态性能参数表的作用是把电子设备系统的一些特性参数告诉Gateway，如系统变量表中变量的个数、变量表所占用的字节数、非易失性存储器的大小、字符串的表达类型（ASCII，UNICODE或其他）等。

电子设备的系数变量表的作用就是把MCU与Gateway之间需要交换的信息罗列出来，通过一个变量表来表达。MCU与Gateway之间所有交换的信息都在这个变量表的表达范围之内。超出变量表的信息，Grateway将不予受理。

3.PS2000与MCU接口

MCU应用系统一般都是以单片机为核心的一个应用系统。以MCS-51单片机为例，PS2000与MCS-51单片机的连接如图2所示。

4.MCU应用系统与Internet连接的方案

MCU应用系统采用Webchip PS2000接入Internet的网络结构如图3所示。MCU应用系统通过PS2000网络芯片的标准SPI串口与Gateway网关连接。具Gateway网关的计算机可以是一台以Windows操作系统为平台的普通桌面PC机。一方面，它支持复杂的Internet TCP/IP协议并能提供HTTP服务，从而允许客户通过现在普遍使用的网

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