探究嵌入式系统网络互连技术的设计与实现

戴旭

摘 要：在网络技术迅速更新的现代发展中，嵌入式设备已经成为人们生活不可或缺的一部分，如电话、电视、个人数字助理等，使得嵌入式系统网络互连技术的运用变得更加广泛，大大推动我国高科技技术的现代化发展。本文就嵌入式系统网络互连的体系结构进行阐述，对嵌入式系统网络互连技术的设计进行分析，提出嵌入式系统网络互连技术的实现，以促进嵌入式系统网络互连技术不断推广。

关键词：嵌入式系统；网络互连技术；设计；实现

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.131

随着各种设备的智能化发展，嵌入式系统的应用变得越来越广泛，使得嵌入式系统与网络技术的结合运用成为其不断发展的必然趋势，以在串行通信的情况下，让网络的接入更加方便和快捷，对于降低其硬件需求有着重要影响，是嵌入式系统网络互连技术不断应用的重要基础。

1 嵌入式系统网络互连的体系结构

一般情况下，嵌入式设备都是通过串口的方式与网关相连，并且他们之间的通信是采用串行连接来完成，其中，网关是可以为其提供所需的远程连接的机器，通常在工业控制中使用较多的是卡式PC，在智能家庭网络中使用比较普遍的是家庭智能控制器。在实际运用过程中，网关所发挥的作用主要是集线器、协议转换两个方面，以将多个嵌入式设备连接在一起，从而实行集中化管理，最终实现内部串口通信协议、外部网络通信协议之间的信息转换，是确保信息安全、可靠传输的重要途径。根据嵌入式系统网络互连的实际情况，控制台所发布的相关请求，在通过网关后会被转换成嵌入式系统的控制命令，从而在嵌入式系统中完成相关操作。与此同时，在嵌入式系统中还可以获取控制台所需的相关信息，并通过外部网络的方式反馈到控制台，最终有效完成嵌入式设备的远程访问与控制。

2 嵌入式系统网络互连技术的设计

在实践过程中，嵌入式设备的正常运行必须遵循一定的协议，才能有效完成控制操作，并且，不同的嵌入式设备所接受的命令、输出的信息都存在一定差异，因此，控制协议的主要作用是确保这些命令、信息的规范化。例如：在某个嵌入式设备中，它的主要组成结构是动作部件、传感器和指示灯等，控制协议的主要内容是在接受任何命令时指示灯必须显示，任何命令都可以从传感器进行数据读取，并在接受任何命令时确保动作部件同时启动，一般上述这样的协议很多，是其正常运行和完成各种操作的基础保障。在嵌入式设备的正常运行中，控制台所发送出来的请求必须与嵌入式设备所能接收的命名的格式相符，才能真正实现嵌入式设备的远程操作。一般上述请求的转换都是由驱动程序的中间层来完成的，主要是将控制中心发送的请求映射为嵌入式设备所能接收的操作命令，而这种功能的定义通常是通过控制台、网关之间的通信协议来完成的。

根据嵌入式设备的运行情况来看，想要确保其访问的安全性，在进行嵌入式系统网络互连技术的设计时，需要在网关上设置合适的授权机制，才能让控制台正确使用网关的端口号、IP来进行网络设备的访问。因此，网关的端口号、IP来是保密的，一般不会对外公开，而控制台想要登录网关也必须经认证通过后，才能正常使用外部网络。一般情况下，控制台登录都是采用账号方式，在网关管理员的管控下进行审核，并且，远程控制台只能使用授权的账号进行登录，严禁使用动态申请账号，才能真正保证登录的安全性和保密性。另外，控制协议的具体内容和嵌入式系统的具体应用有着直接联系，其格式和实现方式具有一定多样性，比较常见的格式是带标识符的数据包，通常形式是“命令+数据”，如核实口令、修改口令、任命、强制采集、监视、管理、登录强求、网关关闭等。

3 嵌入式系统网络互连技术的实现

本文主要是以单片机作为嵌入式设备，对其完成控制操作的相关组成进行分析，以对嵌入式系统网络互连技术的实现由比较具体的了解。其中，光电、机械部件主要是指报警器、指示灯、霍尔传感器和电动马达等，代理网关是PC，以通过Internet来实现嵌入式设备模拟器上机械部件、光电的远程控制。首先，嵌入式系统是MCS-51单片机，代理网关是网关，采用串行通信的方式来连接。通常情况下，嵌入式设备的串行通信功能都是使用汇编语言来完成各种编写的，其工作方式主要有八位的异步通信接口方式、移位寄存器输入输出方式、九位的异步通信接口方式等几种。本文主要采用的是八位的异步通信接口方式。其次，设置合适的串行通信协议，以便网关串行通信顺利进行，本文采用的是异步通信方式，通过帧的方式来进行数据的传送，并使用中断方式来实现单片机嵌入式设备的控制。一般远程控制与网关都存在一定距离，是通过不同的协议来完成各种操作的，需要选择正确的数据包服务方式，才能确保嵌入式设备的远程控制能够得到真正实现。

4 结束语

综上所述，嵌入式系统的不断运用，使得嵌入式设备的使用范围不断扩大，在一定程度上可以推动嵌入式系统网络互连技术不断推广，从而满足各领域的发展需求，对于促进我国高科技技术快速发展有着重要影响。

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