嵌入式Internet互联网技术分析及应用

张全民

（新疆应用职业技术学院 新疆维吾尔自治区奎屯市 833200）

1 引言

在现代社会经济快速发展以及信息化水平越来越高的背景下，以Internet 为代表的计算机网络技术也得到了迅速发展，并和人们的日常生活与社会生产建立了密切的联系。得益于嵌入式技术在生产与生活中的广泛而深入运用，依托于Internet 来实现嵌入式系统信息共享的技术慢慢成为了有关研究人员工作开展的关键点，所以，探讨嵌入式Internet 的技术原理及其具体应用状况等，能够很好的改善使用因特网和嵌入式Internet 的便捷性与速度。嵌入式Internet 融合了嵌入式技术以及Internet 技术，通过将两者紧密结合起来，一方面使得嵌入式Internet 能够像嵌入式设备一样简便、智能与可编程，另一方面也能够依托于互联网这个全球最为庞大的计算机网络实现信息的高度共享化，同时将系统平台拓展到全球各个国家的信息与经济交流中心，因此嵌入式Internet 互联网技术可以有效推动社会进一步发展，表现出较高的应用价值，值的对其进行广泛而深入的应用与探究。本文重点分析了嵌入式Internet 互联网技术的原理与接入方式，进一步探讨了嵌入式Internet 互联网技术的实际应用，为推动嵌入式Internet 技术进一步发展提供帮助。

2 探讨嵌入式Internet互联网技术的意义

和Internet 建立紧密的联系是嵌入式体系进一步发展的重要方向。现阶段，Internet 已经全面渗透到世界各个国家中，并随着E-mail 以及WWW 的广泛使用，Internet 受到了越来越多大众的认可，并慢慢的发展成为了人们获取信息资源、加强信息交流的主要方式。在依托于计算机完成各种收集与连接工作时，各种类型的电子设备也慢慢与互联网技术建立有效的连接，这些设备能够基于互联网这个平台实现相互间的信息共享，尤其是现代智能家居的迅速发展，进一步推动了嵌入式Internet 互联网技术的发展，将不同的仪器设备与互联网建立直接的联系，同时依托于互联网对不同设备进行监控与管理，这已经是现代社会发展的重要方向，使得互联网技术表现出特有的意义：通过进程收集，不仅一个用户可以同时监控多个进程，同时多个用户也能够对某一个进程进行共同监控；获取用户方面的相关信息，从中得到用户较为感兴趣的项目，在全球范围内进行合作交流与面谈。近几年来，嵌入式Internet 互联网技术发展速度非常快，许多企业也对嵌入式Internet 技术给予了高度的关注，并逐渐成为了各个企业探究与分析的关键性技术。

3 嵌入式Internet互联网技术原理分析

嵌入式Internet 互联网技术的原理是将Internet 互联网技术和嵌入式技术融合到一起，在此基础之上创设一个网络化系统。如图1为嵌入式Internet互联网技术的实现原理图，用户平时在运用嵌入式Internet 互联网技术过程中，第一步要利用客户端以及浏览器等方式和网络服务器建立联系，紧接着服务器再将处理完成的数据信息基于客户端或者浏览器等传输给用户，在整个过程中用户与现场设备之间往往不会产生直接的联系，一般要建立在Embedded Internet 服务器的基础之上，进而实现用户与现场设备之间的信息交互，然后用户才能够对现场相关设施下达控制指令与相关任务。通过嵌入式Internet 技术的应用，可以很好的满足用户的实际使用需求。然而在具体运用中也会出现一些不容易控制的问题，比如，用户在通过客户端与现场设备建立连接之后，其连接稳定性与质量通常和网络好坏有着必然的联系，同时依托于MCU 完成TCP/IP 协议过程中，往往也和计算机的实际运行速度以及存储空间有着密切的关系。嵌入式系统和互联网紧密结合起来，使得各种网络信息资源共享成为了可能，在进一步改善信息传播效率的基础之上，也很好了延伸了信息传播的范畴，将嵌入式Internet 互联网技术全面融入到人们平时生活与社会生产中具有十分重要的作用。

图1 ：嵌入式Internet 互联网技术的实现原理图

4 嵌入式Internet互联网技术的接入方式

4.1 处理机结合TCP/IP的协议方式

嵌入式系统在实际运用过程中，往往是以单片机（MCU）中的TCP/IP 协议为载体，能够实现将常规的TCP/IP 网络协议拓展到嵌入式设施当中，然后通过嵌入式系统来表达各个不同的网络功能，通过这种方式各种类型的设备均可以与互联网建立有效的联系，这种接入方式可以很好的解决现有问题，并逐渐成为了将来电器等基础设施的重要发展趋势。在实际开展TCP/IP 协议探究过程当中，应当要格外注意以下两个点：其一是科学合理的运用实时操作系统RTOS；其二是在系统运用过程中也能够实现对TCP/IP协议的处理。以μc Linux 操作系统为例进行说明，这其中便涵盖了TCP/IP 网络协议，可以很好的实现一些常用的基础网络功能，然而μc Linux 对ARM 处理器等设施硬件的要求非常高。μc/OS-II 属于开源系统，具有良好的可操作性，不需要较高的硬件设施资源，之所以这样是由于该系统自身并不包含相应的TCP/IP 网络协议，而是在使用相关网络功能的过程中融入TCP/IP 网络协议，如图2 所示为处理机结合TCP/IP 的协议方式。

图2 ：处理机结合TCP/IP 的协议方式

AVR 处理器既没有较强的处理能力，同时也不具备充足的存储资源，从而导致部分未被加工的TCP/IP 网络协议无法运用到这种处理器当中。绝大多数情况下，嵌入式系统都是以某个特定的环境为基础，同时不需要完全满足TCP/IP 网络协议的设备性能，可以依照实际的特殊需求来降低TCP/IP 网络协议，从而确保一些功能的应用程序可以正常运行，通过该方法使用，一方面能够很好的满足相关配置的要求，另一方面还能够很好的降低对系统资源容量的占用。从本质上来看，被削减的TCP/IP 网络协议栈仍然是一个子集，包含在TCP/IP 网络协议集范畴之内，人们一般将其称之为thin TCP/IP 网络协议栈。

4.2 Web it方式

这种接入方式需要使用相关的网络Web 服务器来实现。当下使用的嵌入式系统中一般涵盖了一个8 位与16 位的单片机，并不要求所有的设备都与网络建立联系，用户可以依托于互联网来连通设备，之后再基于轻量级的网络拓展到各个设备上。例如常见的有电源线、RS-156、I2C 等。非常规运用的Web 服务器能够将其看作是某个路由器的子网设备，同时作为满足嵌入式系统与外部通信的重要途径。EM Ware 重点探讨了为嵌入式单片机控制器设施构建相关类网络服务器。

依托于thin TCP/IP 网络协议栈技术达成Web it 功能，同时分析与归纳了EWS 系统以及ERTOS 嵌入式系统，可以进一步健全系统设施的网络化与自动化体系。值得特别注意的是，Web it 系统架构表现出显著的及时性与开放性特征，其实现的最主要困难在于怎样有效处理异构网络设备中的网络管理问题。如图3 所示为Web it 接入方式。

图3 ：Web it 接入方式

Web it 模型结构通常涵盖了三层，主要是嵌入式任务执行系统层、TCP/IP 网络协议栈层以及EWS 应用层。Web it X 是一个协助相关设备连接Web it 服务器的操作系统，可以在设备驱动程序以及构建Flash 小文件系统等方面提供有力支持。Web it X 的关键任务主要包含多个部分，比如进程监管、存储管理以及中断监管等。以削减之后的TCP/IP 网络协议为载体创设相关应用层，通过引入网络技术，能够基于管控网络设备的方式来访问互联网。

4.3 专用服务器接入

专用服务器接入方式的实现主要建立在以下几个部分之上：

（1）依托于专用接口将不同嵌入设备连接到专用服务器中；

（2）使专用服务器与互联网连接到一起；

（3）嵌入式设备基于子网以及互联网完成连接访问。

相比较于前面提到的TCP/IP 网络协议接入方式，专用服务器接入方式不要求所有嵌入设备都与互联网建立连接，专用服务器可以针对不同子网络实际情况进行科学划分，能够有效提高嵌入设备的网络化与智能化水平。

4.4 嵌入式网络协议方式

嵌入式网络协议接入方式通常是建立在嵌入式微Internet 网络技术基础之上。微Internet 网络技术是对em Net以及em Gateway 进行整合而得到的一个新技术。具体来说，en Net 通常位于单片机内部，其主要工作任务是为了促使嵌入系统和相关网络能够建立有效的连接，并且确保嵌入系统能够与嵌入式微控制网关开展有效的通信，相比之下，em Gateway 的工作环境主要位于计算机、专用服务器等环境中，在促进各个设备网络与互联网建立联系上发挥了重要作用。如图4 所示为嵌入式网络协议接入方式示意图，微Internet 网络技术将桌面计算机或者性能优越的嵌入式处理器当成em Gateway，确保TCP/IP 网络协议以及互联网相关服务程序能够稳定运行，进而构建一个可以满足使用者远程访问需求的服务器，在这种情况下em Gateway 基于RS232 以及RS485 等不同总线与所有嵌入设备建立连接，所有嵌入设备的应用程序均涵盖了一项专门的通信任务，即em Micro，其可以在各个时间节点处对嵌入式设备中的不同变量进行监控，同时将收集到的监控数据传输到em Gateway，除此之外，em Micro 还可以对em Gateway 发出的相关指令进行解读，并具有调整相关变量的功能。

图4 ：嵌入式网络协议接入方式示意图

5 嵌入式Internet互联网技术的应用

现阶段嵌入式Internet 互联网技术在市场上展现出了巨大的发展潜力，在许多行业领域中都得到了广泛而深入的应用，像物联网、工业互联网、智能家居以及虚拟现实技术等，随着嵌入式Internet 互联网技术的不断发展，在推动社会信息化技术不断发展上发挥了越来越重要的作用。从当下应用情况来看，嵌入式Internet 互联网的应用重点体现在以下几个部分。

5.1 智能设备

现阶段随着嵌入式Internet 互联网技术的不断发展，开始大范围的应用到智能设备领域，并受到了制造企业以及使用人员的一致好评，在该技术手段的支持下，进一步提高了不同类型设备仪器的智能化水平，使其更好的满足现代社会发展要求，特别是智能家居以及智能建筑方面，嵌入式Internet 互联网技术更是发挥了巨大作用。随着现代人们生活水平的不断提升，已经不再只满足于家居与家电的基础性功能，而是对其智能化、便捷化水平提出了更高的要求，而这些功能的实现都需要建立在嵌入式Internet 互联网技术的基础之上。比如，将嵌入式系统融入到机顶盒当中，可以依托于互联网改变室内空间灯光、温湿度与声音等，为居住人员构建一个温馨、便捷的居住环境。另外，将嵌入式Internet 互联网技术应用到一些家用电器当中，用户便可以在任意时间与地点依托于互联网对空调、洗衣机、冰箱以及热水器等电器设备进行控制，进一步改善人们生活的便捷性与舒适性。实际上，在我国许多大城市建筑装饰装修过程中，已经有许多经济水平高的用户选择安装这种智能家电，并且这种智能家电也慢慢成为了家电生产公司将来产品开发的主要方向。此外，在现代信息技术快速发展的背景下，智能建筑在将来建筑产业中的影响力越来越大，将嵌入式Internet互联网技术融入到智能建筑建设当中，一方面可以进一步提升建筑中公共基础设施的应用程度，另一方面也能够增强建筑楼宇服务水平与管理能力，更好的契合当代人们对现代化与智能化办公的内在要求。

5.2 工业自动化

嵌入式Internet 互联网技术具有十分广泛的应用范围，不单单在智能家电与智能建筑上对人们生活产生重大影响，在推动工业自动化进一步发展上也发挥了至关重要的作用。在现代工业生产过程中，结合嵌入式系统以及互联网技术，构建拥有较高智能化水平的工业互联网系统，该系统涵盖了生产线、生产设施、供应商、使用者以及产品等各个方面，可以实现对企业所有运营环节进行全方位监管与控制。除此之外，依托于现代新型的传感器以及控制器等设备，能够将控制程序放置到只读内存镜像（ROM image）当中，另一方面可以显著改善工业生产加工速度，另一方面在缩减生产各环节中人力资源的同时，进一步提高了生产产能，有效推动工业制造朝向智能化与无人化方向发展。现阶段，工业领域高度重视嵌入式Internet 互联网技术的探究与应用，尤其是石油化工以及电力系统等行业，在长期研究与摸索当中已经积累了较多宝贵的应用经验，在将来这些行业将会进一步加强对嵌入式Internet 互联网技术的实践运用。当下，工业生产依托于嵌入式Internet 互联网技术来提高自身的自动化与智能化水平是一个非常有效的方法，有助于充分发挥信息技术应用优势，在推动工业生产健康可持续发展上提供有力支持，如图5 所示为工厂自动化的主要构成图。

图5 ：远程监控管理-工厂自动化

5.3 虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种依托于计算机构建的一种可对参与人员直接施加视觉、听觉以及触觉感受，同时允许其交互的观察与操作的虚拟世界的技术，在实际使用过程中必然需要以互联网技术为载体。从当下虚拟现实技术发展现状来看，其与嵌入式Internet 互联网技术的结合还仅体现在小范围领域，并未得到广泛的应用，然而许多领域已经开始了较多的尝试。比如，部分生活服务方面的商店开发了虚拟商场、虚拟菜市等，用户只需要基于互联网就能够充分把握各个商品的存货量，并能够完成商品的购买，为人们生活带来了极大的便利；在城市交通管控上，依托于对嵌入式Internet 互联网技术的应用，能够实现对信号指示灯的自动控制，交通警察也可以对城市交通状况进行远程监控等。另外，当下互联网企业也高度重视虚拟现实技术与嵌入式Internet 互联网技术的结合，比如Google 在较早之前就开发了VR View，构建了嵌入式虚拟现实体验，用户通过智能电子设施就可以看到立体三维图片与视频等，为用户带来十分震撼的感官体验。当下，将虚拟现实技术和嵌入式Internet 互联网技术结合起来表现出较高的应用价值与发展空间。

5.4 物联网技术

物联网技术可以看作是互联网技术的拓展与延伸，以互联网技术为载体，将嵌入式Internet 技术应用到物联网技术当中，能够实现不同物体之间的信息共享、交换以及通讯。嵌入式技术整合了传感器技术、集成电路技术、计算机软件与硬件设备等，属于现代新型的高水平技术手段，将其融入到物联网技术中，便是在物联网中设置了一个超强大脑，可以实现各种信息的高效率、高质量传输，可以为工业生产带来良好的服务，同时能够更好的服务人民，满足其个性化需求。

6 结语

综上所述，嵌入式Internet 互联网技术的探究与运用可以很好的改善现代生活与生产现状，并进一步提高互联网的服务水平与质量。伴随着科学技术水平的进一步发展，嵌入式Internet 互联网技术将会应用到电子商务、信息家电、通信网络以及工业控制等更多行业领域中，同时应用经济性也将获得有效改善。嵌入式网络是将来网络的关键模式之一，可以完成对硬件设施的网络管理，进一步提高硬件设施的智能化水平，能够有效推动诸多行业领域不断发展。