MCU开始涉足“网际互连”领域

2001年07月29日

最近一段时间以来,似乎任何一种具有嵌入式微控制器(MCU)、微处理器、微计算机或DSP的产品都突然间成了具备所谓“嵌入式网际互连”功能的候选对象。“嵌入式网际互连”是指所有要求具备因特网接入功能的嵌入式应用,其目标包括随时随地对电子设备进行控制和设备的自我维护。

Olaf Pfeiffer

嵌入式系统学会

John Rodrigues

营销副总裁

CMX系统公司

到目前为止,使用8位处理器的产品还是要比用更高级处理器的产品多,所以很自然,设计这些产品的工程师们很快就会从他们的市场部门听到响亮的叫声:“我们要求我们的8位产品也具备上网能力,而且现在就要!”但是,我们真的需要一台能接入因特网的烤箱吗？此外,电器入网能给我们带来什么好处呢？

答案是任何事情都应从长远考虑。当然,很难相信一台烤箱或者咖啡机会因为具备接入因特网能力而在功能上有很大的提高,但是在某些情况下,连网的电器的确能带来切实的好处,这也为开发这些功能提供了充足的理由。

分时供电就是一个例子,分时服务是指一天24小时中电价是变化的,非高峰期会便宜些,这种变化每天甚至每小时都不相同。如果那些耗电量大的电器,如空调、洗衣机、干衣机和洗碗机等能在线接受供电单位的信息从而自己识别出非高峰期,则将降低其运行的费用。

举例来说,如果某人并不需要立即把衣服和碟子洗干净或者把它们弄干,他可以通过编程让机器等到识别出非高峰低价时段时再开始运行。当前发生在美国加利福尼亚的能源危机也为这种技术提供了一种新的用途,即不仅可以跟踪最佳运行时段,而且还能追踪实际的电力可用状况,其实可以用嵌入式连网功能对电力消耗进行微调从而避免大面积的停电。

很显然,如果顾客为嵌入式连网功能所付出的超过了他们可能因此而节省的费用,这些产品的销售将会很困难,除非它们还能带来额外的好处,如自我维护功能。

假设一个洗衣机制造商发现他们已经在市场上销售了一年的某种产品可以通过软件升级来提高性能,他们怎样为每位顾客提供这种升级呢？给每家用户派一个维修工程师更换软件费用太过昂贵,但此时只要这种洗衣机具备了连网能力,就可以设定程序让它定时访问制造商的网站检查软件升级情况并自动下载升级软件。

电器具备连网能力在商业应用方面也能带来好处。我们以餐馆使用的工业咖啡机为例,如果机器是连网的,一旦前台接到咖啡订单,就可以发送一条信息给咖啡机通知它按照指定的口味和浓度做出新鲜的咖啡。同样,当咖啡机需要维护如需添加咖啡豆或杯子时,它也可以通过发送消息来通知工作人员。

嵌入式网际互连还有很多潜在的应用,总的来说,这些应用中大部分并不要求接入的网络是因特网,网络的作用只是便于最终用户使用他所熟悉的接口工具如网络浏览器或电子邮件程序来访问这种嵌入式系统。

最终,具备因特网接入功能的嵌入式电子设备的增长速度将高于可连网的微计算机增长速度,其原因在于:1)目前嵌入式微控制器的数量已大大超过微处理器的数量,甚至微机本身的驱动器、打印机、调制解调器、显卡、键盘和其它一些外设中都含有各种各样的嵌入式微控制器。2)即使是低端的嵌入式微控制器,其功能也越来越强大,并有足够的处理能力来完成连网任务。在大多数应用中,新设计的微控制器总会比上代设计的功能更强大(总线更快或更宽),连网功能可能已经集成在硬件中(一个空闲的串口也许就足够了),或者即使增加也不需要额外的开销。

因此,连网的嵌入式微控制器数量超过连网计算机数量只是一个时间问题。当然,同任何一项新技术一样,困难也是存在的。由于因特网支持多种协议和接入方法,因此嵌入式连网设备所要解决的首要问题是:实际应用中需要哪些协议和接入方法？

必须对各种不同的可用协议和应用进行仔细评估,以决定哪些是需要的而哪些可以省略。这是非常关键的,因为嵌入式连网设备通常缺乏足够的CPU和存储器资源以支持整个TCP/IP协议栈。TCP/IP层处于整个通信协议栈的中间,负责确保正确的点到点通信并处理路由选择和分组转发。如果要求嵌入式连网设备更小更经济,则将系统精简到只保留基本部分的任务就更艰巨。