摘 要：本文在研究以太網(wǎng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡測控系統(tǒng)的基礎上，提出了一種把PC機和網(wǎng)絡終端連接起來并能給網(wǎng)絡終端持續(xù)供電的嵌入式以太網(wǎng)通信服務器，并給出詳細的設計方案及其具體工作過程，最后還給出了嵌入式以太網(wǎng)通信服務器在“家校通”的實際應用。 關鍵詞：以太網(wǎng);網(wǎng)絡測控系統(tǒng);以太網(wǎng)通信服務器 1、引言 　　隨著嵌入式系統(tǒng)的迅猛發(fā)展和IA（信息電器）的出現(xiàn)，以8位微控制器為核心的嵌入式通過ISP（Internet服務供應商），在不使用PC機或高檔單片機的情況下直接接入互聯(lián)網(wǎng)，將成為未來Internet應用領域發(fā)展中的主要趨勢之一，它將廣泛應用于智能家居系統(tǒng)、儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和顯示、過程控制、工業(yè)自動化、家庭自動化的實時應用等各個方面，其中的技術難點是以MCU為核心的電子設備需要解決接入因特網(wǎng)的問題。 　　電子設備接入網(wǎng)絡改變傳統(tǒng)電子設備靠控制臺操作的方式，使之進入一種開放、互連的依靠網(wǎng)絡進行操作的一種新型的方式和領域，通過網(wǎng)絡還可以把原來單獨的不同設備互連起來，可以實現(xiàn)各設備間數(shù)據(jù)的共享。它促進了家庭電器、儀器設備和網(wǎng)絡相連的技術發(fā)展，對推動家庭的信息化、儀器設備網(wǎng)絡化起到了重要的作用。嵌入式以太網(wǎng)通信服務器作為這些終端設備的一個接口，在里面發(fā)揮了積極的作用，減少了以太網(wǎng)布線的線路，幾個終端可以通過嵌入式以太網(wǎng)通信服務器管理功能以上位機進行通信，節(jié)約了線路的成本和數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)上的傳輸量，提高了工作效率。 2、系統(tǒng)原理 　　嵌入式以太網(wǎng)通信服務器通常作為一個上位機和終端設備的一個接口，它相當于一個小型的代理服務器，具備以下功能： 　　· 可以通過以太網(wǎng)給終端設備供電，而不另外接電源線; 　　· 可以傳送、接收 UDP和 TCP數(shù)據(jù)報以及串口數(shù)據(jù); 　　· 可以響應PING命令，檢測當前主機是否可到達或IP是否存在; 　　· 能與上位機通信也能和終端設備進行通信，實現(xiàn)兩者之間數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)段的傳輸; 　　· IP地址尋址; 　　· PC機可以通過串口和網(wǎng)口對其參數(shù)進行設置; 　　· 通過嵌入式Web服務器，可通過瀏覽器瀏覽和設置參數(shù)。 3、系統(tǒng)實現(xiàn) 　　通過分析設計目標及嵌入式以太網(wǎng)通信服務器特有的功能，嵌入式以太網(wǎng)通信服務器采取圖1所示的架構。各個部分的主要功能如下： [align=center] 圖1 嵌入式以太網(wǎng)通信服務器總體結構圖[/align] 　　· MCU主控芯片主要完成程序控制和數(shù)據(jù)通信; 　　· 電源模塊負責提供系統(tǒng)所需要的各種電源; 　　· EEPROM完成參數(shù)和數(shù)據(jù)的保存; 　　· 網(wǎng)卡芯片1負責與上位機通訊，作為系統(tǒng)上聯(lián)接口; 　　· 網(wǎng)卡芯片2負責與下位機通訊，作為系統(tǒng)下聯(lián)接口; 　　· HUB+PoE是集線器和以太網(wǎng)供電設備組成，負責數(shù)據(jù)交換和給下位機供電; 　　· SRAM是用來擴展MCU數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 　　3.1系統(tǒng)硬件設計方案 　　在芯片的選擇上，針對目前最常用的8位單片機，系統(tǒng)MCU采用了飛利浦公司的P89C669單片機，這種芯片自帶96K的Flash， 指令執(zhí)行速度是標準80C51器件的2倍。網(wǎng)卡芯片選用RTL8019AS，RTL8019AS芯片是Realtek公司生產的一種局域網(wǎng)處理芯片，也是目前的10M網(wǎng)卡上最常見的一種芯片。EEPROM選用了常用的24C256，可以滿足數(shù)據(jù)量的存儲。HUB芯片系統(tǒng)也采用了Realtek的RTL8305S，它是單芯片5端口10/100 M交換集線器控制器。PoE芯片系統(tǒng)采用凌特公司LTC4259A，它是一款具有AC斷接功能四路IEEE802.3af以太網(wǎng)供電控制器。SRAM芯片采用512K字節(jié)的IS61LV5128作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)，大大提高MCU處理能力，保證 MCU有足夠的數(shù)據(jù)堆棧運行嵌入式系統(tǒng)程序。 　　3.2 系統(tǒng)軟件設計方案 　　單片機的程序設計包括C語言和匯編語言兩種。在本系統(tǒng)中，采用C51作為程序設計語言。它的優(yōu)勢是明顯的，C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言有豐富的庫函數(shù)、運算速度快，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制，較匯編語言有更好的可讀性。 　　軟件部分主要是完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的收發(fā)、轉換、串口數(shù)據(jù)的收發(fā)、在單片機中實現(xiàn)嵌入式TCP，UDP，IP，ARP，ICMP和HTTP等協(xié)議。協(xié)議嵌入后，系統(tǒng)可以和PC機按照標準的WINSOCK函數(shù)進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信。 4、在“家校通”中的具體應用 　　“家校通” 是利用現(xiàn)代信息技術實現(xiàn)家庭與學?？旖荨崟r溝通的教育網(wǎng)絡平臺，是一套可以有效解決老師和家長之間溝通，幫助孩子健康成長的、集先進的計算機技術和網(wǎng)絡技術于一體的信息交流系統(tǒng)。它可以讓家長每天都能了解到自己孩子在學校的情況，也可以讓家長隨時隨地的向老師提出建議或反映孩子在家里的表現(xiàn)。這里講述是以太網(wǎng)通信服務器在其中的一種典型的應用。 [align=center] 圖2 “家校通”拓撲結構[/align] 　　4.1 “家校通”拓撲結構 　　典型的“家校通”由嵌入式通信服務器、網(wǎng)絡型讀卡機和移動信息管理服務器組成，其拓撲結構如圖2所示，嵌入式以太網(wǎng)通信服務器在“家校通”系統(tǒng)中的主要作用是： 　　· 給它下屬的網(wǎng)絡型讀卡機用以太網(wǎng)供電，使終端不再另外布置電源線，減少了布線成本，使整體更美觀和安全; 　　· 它負責接收下屬的網(wǎng)絡型讀卡機數(shù)據(jù)，當它接收到數(shù)據(jù)后，先給網(wǎng)絡型讀卡機送時間顯示，但數(shù)據(jù)并沒有馬上轉發(fā)到以太網(wǎng)，而是把這些數(shù)據(jù)進行過濾,把有用數(shù)據(jù)打包，打包到一定量后或等到一定時間后再轉發(fā)數(shù)據(jù)。這樣做的目的是減少上位機的壓力，減少數(shù)據(jù)來回應答次數(shù)，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性; 　　· 它負責接收上位機的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)轉交網(wǎng)絡型讀卡機; 　　· 不管它下屬的網(wǎng)絡型讀卡機有多少個, 往上的端口只有一個, 以太網(wǎng)主干線上布線跟簡潔; 　　· 減少了管理服務器的通信壓力，管理服務器只用管理網(wǎng)絡型讀卡器的機號，而不用管理它的IP地址。 　　4.2嵌入式以太網(wǎng)通信服務器在“家校通”中工作原理 　　網(wǎng)絡型讀卡器是由網(wǎng)絡通和讀卡器組成，網(wǎng)絡通有自己的IP地址，讀卡器有自己的機號，嵌入式以太網(wǎng)通信服務器也有自己的IP地址和機號。 　　當讀卡器有數(shù)據(jù)時，會通過網(wǎng)絡通送到嵌入通信服務器，嵌入通信服務器收到數(shù)據(jù)后，提取網(wǎng)絡通的地址和讀卡器的機號，做成一個動態(tài)的IP地址和機號對應表。當PC機有數(shù)據(jù)給通信服務器時，提取數(shù)據(jù)中的機號，查找IP地址和機號對應表，然后按照查到IP地址發(fā)送數(shù)據(jù)給讀卡器，這樣完成了讀卡器和PC機之間的通信。 5、結論 　　本文作者創(chuàng)新點提出了嵌入式以太網(wǎng)通信服務器并對其進行研究實現(xiàn)，事實表明嵌入式以太網(wǎng)通信服務器作為終端設備的一個接口，作用顯著，減少了線路的成本，增加了數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)上的傳輸量，提高了工作效率，具有廣泛的應用前景。 參考文獻： 　　[1]譚海，史應文，陳俊杰，肖可偉, 嵌入式關鍵技術及其實現(xiàn), 太原理工大學學報, 2003（5）. P594-P596 　　[2]孫占輝, MCS-51單片機原理與應用, 北京:清華大學出版社, 1998. 100-101 　　[3]馬忠梅，籍順心，張凱等.單片機的C語言應用程序設計（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001-02-01. 　　[4] 潘仕彬,何錚.用于單片機的以太網(wǎng)網(wǎng)關——網(wǎng)絡通[J]. 單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2002（3）. 　　[5]丁展.VC網(wǎng)絡通信編程[M].北京：人民郵電出版社，1996.158-160 　　[6]謝君 唐章利 周維 ＊李尚柏.基于USB 的飛機飛行參數(shù)傳輸系統(tǒng)設計.微計算機信息，2006年第2-2期：P159-161。 　　[7] 葛永明.嵌入式系統(tǒng)以太網(wǎng)接口的設計[J]. 電子技術應用 ，2002年第3期. 　　[8] 黎明.Webchip智能Internet網(wǎng)絡接口芯片及其應用[Z].武漢力源電子股份有限公司，2000.1.