嵌入式乙太網

在保留傳統TCP/IP協定優點的同時，進行一些必要的精簡和最佳化改進，提高傳統TCP/IP協定的實時性，儘可能地做到代碼精簡、存儲開銷小，從而滿足嵌入式套用的要求。這種將乙太網用於嵌入式系統聯網的技術稱為嵌入式乙太網，主要特點是實時性較強、代碼精簡和靈活性。

基本介紹

• 中文名：嵌入式乙太網
• 外文名：The embedded Ethernet
• 概念：將乙太網用於嵌入式系統聯網
• 特點：實時性較強、代碼精簡和靈活性
• 關鍵字：TCP/IP協定、乙太網技術
• 套用領域：計算機技術

概念

為了適應嵌入式分布處理和系統上網需求，嵌入式系統要求配備標準的網路通信接口，即嵌入式套用中需要乙太網技術。乙太網技術套用到嵌入式場合需要考慮多方面的因素：乙太網需要TCP/IP協定支持，而傳統TCP/IP協定在數據傳送的可靠性以及數據流量的控制上做的很好，但實時性方面做的不夠好；另外傳統TCP/IP的實現過於複雜，需占用大量系統資源。而嵌入式領域的套用一般實時性要求較高，因此傳統TCP/IP協定不能滿足其實時要求；另一方面目前大量存在的是以8位或16位MCU位核心的嵌入式系統，該系統的主要特點是體積小、資源有限，在測控任務之外很難實現傳統的TCP/IP協定。

綜合以上考慮，在保留傳統TCP/IP協定優點的同時，進行一些必要的精簡和最佳化改進，提高傳統TCP/IP協定的實時性，儘可能地做到代碼精簡、存儲開銷小，從而滿足嵌入式套用的要求。這種將乙太網技術用於嵌入式系統聯網的技術稱為嵌入式乙太網技術，主要特點是實時性較強、代碼精簡和靈活性。

嵌入式乙太網的實現

高檔MPU片上系統通過硬體方式實現

該系統的網路功能有硬體完成，因此處理速度非常快，另外使用實時作業系統提高了實時性與穩定性，但這套系統的造價從硬體和軟體兩方面來講都是相當昂貴的，適用於高端場合。

使用32/64位嵌入式系統實現

與上面的實現方式不同的是該方法是在作業系統和函式的支持下，軟體實現TCP/IP協定，而沒有硬體實現網路功能。這種嵌入式系統一般是在作業系統的支持下實現TCP/IP協定的，其中常用的嵌入式作業系統有：VRTX、NUCLEUS、pSOS、RTXC、VxWork等，這些嵌入式作業系統一般有一下特點：

1、採用C語言編寫，軟體的移植性強；

2、具有很強的核心，可以保證嵌入式系統的實時性；

3、軟體可裁剪性強，由於各種嵌入式套用對系統的要求不盡相同，為了便於用戶裁剪出各自套用需要的那部分系統功能，上述的各種嵌入式作業系統都允許用戶自行裁剪，以滿足的具體設計要求。

4、都是商業核心，原始碼不公開。

專用網路MCU

典型的代表是8位的SCENIX單片機，其內部通過硬體方式實現網路功能，是一種低端的8/16位系統和高端MPU片上系統的折中，但在海量的小設備需要網路化的前提下，這種方案目前不能廣泛使用。

智慧型網路接口晶片

Webchip就是一種獨立於各種微控制器的通用標準化產品，工程師使用webchip開發具有網路功能的智慧型裝置時，不要要了解複雜的網路技術，只需增加一小段和webchip通信的接口程式即可。但利用該晶片為系統擴展網路功能時，不方便在原有系統的基礎上進行升級，系統需要重新設定。

意義

使遠距離通信成為可能

嵌入式乙太網運用到現場之後，可將各個分散的嵌入式設備通過網路互連，突破了傳統通信方式的時空限制和地域障礙，使更大範圍內的通信變得十分容易。這對現代化企業而言尤其意義重大，企業因此不再受地域限制，本地企業的設備可利用乙太網技術與異地企業的設備組成製造系統，或彼此監控，這必將對企業的發展產生巨大的推動作用。

便於集中管理和高層監控，並提高決策水平

對企業而言，不僅經營管理層需要網路，生產控制層也需要網路化，而且要求這兩者間是緊密相連的。嵌入式乙太網技術套用到生產控制系統與底層的執行單元中，現場孤立的嵌入式設備、設備工程師以及企業管理人員通過乙太網互連形成一個有機的整體，實現了現場設備到管理層的直接通信，使嵌入式設備的控制與維護由過去的封閉、各行其是的管理模式逐步向開放、合作的新型管理模式轉變，並最終實現企業控制、管理信息的無縫集成。管理者可以直接得到生產現場的信息，並據此及時決策，因此明顯提高企業的決策水平。

提高生產效益和控制質量，降低成本

在實現測控網路和信息網路統一的過程中，儘量使用現存網路無需鋪設專用線路，必定大大會見降低硬體的成本，同時由於乙太網協定現成、公開、成熟穩定，可針對具體環境自行修改，因此軟體開發成本可以降低，相應地可以極大提高生產效益和控制質量。