嵌入式以太網

為了適應嵌入式分佈處理和系統上網需求，嵌入式系統要求配備標準的網絡通信接口，即嵌入式應用中需要以太網技術。以太網技術應用到嵌入式場合需要考慮多方面的因素：以太網需要TCP/IP協議支持，而傳統TCP/IP協議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，需佔用大量系統資源。而嵌入式領域的應用一般實時性要求較高，因此傳統TCP/IP協議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協議。

綜合以上考慮，在保留傳統TCP/IP協議優點的同時，進行一些必要的精簡和優化改進，提高傳統TCP/IP協議的實時性，儘可能地做到代碼精簡、存儲開銷小，從而滿足嵌入式應用的要求。這種將以太網技術用於嵌入式系統聯網的技術稱為嵌入式以太網技術，主要特點是實時性較強、代碼精簡和靈活性。

該系統的網絡功能有硬件完成，因此處理速度非常快，另外使用實時操作系統提高了實時性與穩定性，但這套系統的造價從硬件和軟件兩方面來講都是相當昂貴的，適用於高端場合。

與上面的實現方式不同的是該方法是在操作系統和函數的支持下，軟件實現TCP/IP協議，而沒有硬件實現網絡功能。這種嵌入式系統一般是在操作系統的支持下實現TCP/IP協議的，其中常用的嵌入式操作系統有：VRTX、NUCLEUS、pSOS、RTXC、VxWork等，這些嵌入式操作系統一般有一下特點：

1、採用C語言編寫，軟件的移植性強；

2、具有很強的內核，可以保證嵌入式系統的實時性；

3、軟件可裁剪性強，由於各種嵌入式應用對系統的要求不盡相同，為了便於用户裁剪出各自應用需要的那部分系統功能，上述的各種嵌入式操作系統都允許用户自行裁剪，以滿足的具體設計要求。

4、都是商業內核，源代碼不公開。

典型的代表是8位的SCENIX單片機，其內部通過硬件方式實現網絡功能，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絡化的前提下，這種方案目前不能廣泛使用。

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開發具有網絡功能的智能裝置時，不要要了解複雜的網絡技術，只需增加一小段和webchip通信的接口程序即可。但利用該芯片為系統擴展網絡功能時，不方便在原有系統的基礎上進行升級，系統需要重新設置。

嵌入式以太網運用到現場之後，可將各個分散的嵌入式設備通過網絡互連，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以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。

對企業而言，不僅經營管理層需要網絡，生產控制層也需要網絡化，而且要求這兩者間是緊密相連的。嵌入式以太網技術應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以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。

在實現測控網絡和信息網絡統一的過程中，儘量使用現存網絡無需鋪設專用線路，必定大大會見降低硬件的成本，同時由於以太網協議現成、公開、成熟穩定，可針對具體環境自行修改，因此軟件開發成本可以降低，相應地可以極大提高生產效益和控制質量。 ^[1]