基于GP32和RTL8019AS双芯片解决方案的嵌入式瘦服务器

论文摘要 互联网已经进入一个崭新的时代，它成为我们日常生活的一部分。无论是在家中、在办公室或者其他地方，都能方便地连接到网络上。随着互联网的普及，嵌入式系统已越来越重视网络特性。在成本不到3美元的8位单片机上实现一个“瘦服务器”是一种挑战，代码精简且功能完整的TCP/IP协议栈也能方便地移植到16/32位MCU、MPU或者DSP上，实现嵌入式互联网的各类应用。 本方案主要采用Motorola的MC68HC908GP32微控制器作为处理核心，通过RTL8019AS网卡芯片实现以太网的连接。 本论文详细介绍了基于GP32和RTL8019AS双芯片解决方案的嵌入式瘦服务器的软、硬件设计过程。 关键词：MC68HC08GP32，RTL8019AS，嵌入式系统，TCP/IP，以太网，嵌入式网络连接 2.2 设计基础 目前，存在多种嵌入式设备连接网络的方案，我对此进行了深入的调查。下面列出一些调查结果。 2.2.1 总体方案分类 利用单片机实现嵌入式Internet方案的技术难点在于：如何利用单片机自身有限的资源对信息进行TCP/IP协议处理，使之变成可以在Internet上传输的IP数据包。从解决这一技术问题出发，目前出现几种方案，讨论如下： 1． 32位MCU + RTOS：采用32位的高档单片机，在RTOS（实时多任务操作系统）的平台上进行软件开发，在嵌入式系统中实现TCP/IP的协议处理。由于采用高档单片机，该方案可以完成很多复杂的功能。但这种方案存在如下缺点：a. 高档单片机价格较贵，开发周期较长；b. 需要购买昂贵的RTOS开发软件，对开发人员的开发能力要求较高。 2． 8位MCU+精简TCP/IP协议栈：根据嵌入式应用的特点，将TCP/IP协议栈做大幅度的简化，只保留其中最核心的部分，这样，就可以大幅度减少对于系统资源的需求，从而可以在低成本、低速度、小内存的MCU上实现网络连接，这样的方案的优点是廉价，便于广泛应用；缺点是：a. 开发周期长，对开发人员有较高要求；b. 协议栈需要长期深入测试、修改才能达到可靠性要求。 3． PC Gateway + 专用网：采用专用网络（如RS232，RS485，CAN Bus等）把一小批单片机连接在一起，然后再将该专用网络连接到一个PC上，该PC作为网关将专用网络上的信息转换为TCP/IP协议数据包，然后发到网上实现信息共享。该方案可以连接多种单片机。但存在如下缺点：a. 需要依赖PC机作网关进行协议转换，在多个单片机系统分散的情况下，专用网络布线极为不便；b. 需要在PC机上安装专门的协议转换软件，该软件通常由专门的第三方软件商提供，费用较高。这一技术的代表是EMIT。 EMIT并不能让设备直接具备INTERNET的连接能力，而是需要一个被称为emGateway的网关，它可以是一台以Windows为操作系统的普通PC，它支持TCP/IP协议并能提供http服务，从而允许用户通过浏览器来远程访问它，这使得它像Internet服务器；另一方面，emGateway通过RS232、RS485和CAN总线轻量级网以及Modem、RF、IrDA等方式，将多个嵌入式设备或智能家电连接在一起，并担当TCP/IP和轻量级网之间有关协议的转换任务，这又使它像Internet网关。 如 emGateway及其相关技术已是一个标准化了的技术，目前全球知名的IT厂商如Motorola、AT&T、Philips、Hitachi等都已宣布支持这一标准。