基于现场总线的嵌入式Internet服务器体系结构设计
嵌入式联网解决方案
嵌入式联网解决方案一、概述嵌入式联网解决方案是一种将嵌入式系统与互联网相连接的技术方案。
通过该方案，嵌入式设备可以实现与其他设备或者云端服务器的数据交互、远程控制和监测等功能。
本文将详细介绍嵌入式联网解决方案的相关技术、架构和应用场景。
二、技术原理1. 嵌入式系统嵌入式系统是指集成为了处理器、存储器、外设和操作系统等组件的微型计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备中，以实现特定的功能。
嵌入式系统可以是单片机、嵌入式Linux系统或者其他操作系统。
2. 通信模块嵌入式联网解决方案中的通信模块负责与互联网进行通信。
常见的通信模块包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、以太网模块和挪移通信模块（如4G、5G模块）。
通信模块可以通过无线或者有线方式与互联网连接。
3. 传感器和执行器传感器用于采集环境数据，如温度、湿度、光照等。
执行器用于控制其他设备或者执行特定任务。
传感器和执行器可以通过摹拟输入、数字输入/输出或者总线接口与嵌入式系统相连接。
4. 云端服务器嵌入式设备通过通信模块将采集到的数据发送到云端服务器。
云端服务器负责存储和处理数据，并提供相应的服务接口。
嵌入式设备可以通过云端服务器与其他设备或者用户进行数据交互。
5. 应用开辟嵌入式联网解决方案的应用开辟包括嵌入式软件开辟和云端应用开辟。
嵌入式软件开辟涉及嵌入式系统的驱动程序开辟、通信协议实现和数据处理等。
云端应用开辟涉及服务器端程序开辟、数据库设计和接口开辟等。
三、架构设计嵌入式联网解决方案的架构设计包括物理架构和软件架构两部份。
1. 物理架构物理架构涉及嵌入式设备、通信模块和云端服务器之间的连接方式。
常见的物理架构包括：- 单一设备架构：嵌入式设备直接连接到云端服务器，通信模块集成在嵌入式设备中。
- 网关架构：嵌入式设备通过网关与云端服务器通信，通信模块集成在网关中。
- 分布式架构：多个嵌入式设备通过局域网或者互联网与云端服务器通信，通信模块分布在各个设备中。
现场总线3-网络体系结构与协议
3月10日的课讲到此，物理层为传输媒介，数据链路层可以粗略地理解为数据通道。数据链路层提供数据在物理链路上的传输。媒体是长期的，连接是有生存的在连接生存期内，收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信。每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程。这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路。而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层提供无差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、拆除，对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。 交换机是第2层设备，交换机基于物理地址作出决定，把数据交换到与正确主机进行连接的端口。交换机的符号如图所示。顶部的箭头表示数据在交换机内部可以采用的独立路径。 网卡也是第2层设备。全世界的每一块网卡都有一个独一无二的代码，被称为介质访问控制（MAC）地址，也就是我们所说的物理地址，该地址用于控制主机在网络上的数据通信。网卡同样具备物理层的一些功能。
RS-232标准： 机械特性：25针D型插座 电气特性： A "Space" (logic 0) will beetween +3 and +25 Volts, A "Mark" (Logic 1) will be between -3 and -25 Volts. 功能特性：规定每条信号线的定义。 规程特性：协议，即事件发生的先后次序。
*
介质访问控制子层(上一章已介绍)
（1）带有冲突检测的载波侦听多路存取方法CSMA/CD（IEEE 802.3以太网=CSMA/CD+HDLC） （Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection） 先听再讲，三种CSMA方法: 非坚持型CSMA 1-坚持型CSMA 空闲时，立即发送数据，如冲突，等待一个随机时间， 重新监听发送。 P-坚持型CSMA （2）令牌总线Token Ring（IEEE 802.4） 这三种总线控制方法属于MAC子层。
基于嵌入式现场总线与Internet的信息传输
２００８年第１ｌ期，第４１卷通信技术Ｖ０１．４１，Ｎｏ．１１，２００８总第２０３期ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２０３，Ｔｏｔａｌｌｙ基于嵌入式现场总线与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的信息传输杨存祥，万钰昊，仝战营（郑州轻工业学院河南省信息化电器霞点实验室，河南郑州４５０００２）【摘要】针对大量现场设备在线状态监测管理模式的需求，详细讨论了ＡｒｍＳ３Ｃ２４４０如何实现现场总线数据监听，报文协议分析，及服务器配置和在ｉｎｔｅｒｎｅｔ上信息传输。
介绍了系统原理，硬件结构，Ｇｏａｈｅａｄ配置，ＳＱＬ数据库和Ｈｔｔｐ协议的使用，经过实验测试表明，该系统在实际中取得了良好的效果．【关键词】Ｉｎｔｅｒｎｅｔ信息服务；ＡｒｍＳ３Ｃ２４４０；ｐｒｏｆｉｂｕｓ；数据库【中图分类号】ＴＮ９１４【文献标识码】Ｂ【文章编号】１００２－０８０２（２００８）１卜０２００－０３ＥｍｂｅｄｄｅｄＦｅｉｌｄｂｕｓａｎｄＩｎｔｅｒｎｅｔＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＹＡＮＧＣｕｎ—Ｘｉａｎｇ，ＷＡＮＹＵ—ｈａｏ，ＴＯＮＧＺｈａｎ—ｙｉｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＡｐｐｌｉａｎｃｅｓｏｆＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＨｅｎａｎＺｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００２，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｏｎ一１ｉｎｅｍｏｎｉｔｏｎｏｆｏｎ—ｓｐｏｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｈｏｗｔｏｇｅｔＦｉｅｌｄｂｕｓｄａｔａｂｙ￥３Ｃ２４４０，ｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｓｅｒｖｅｒｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｓｙｓｔｅｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＧｏａｈｅａｄＷｅｂＳｅｒｖｅ，ＳＱＬａｎｄｈｔｔｐ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓａｃｈｉｅｙｅｄｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔｓ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｉｎｔｅｒｎｅｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅ：３Ｃ２４４０：ｐｒｏｆｉｂｕｓ；ｄａｔａｂａｓｅｓ０引言随着国民经济的持续发展，现代企业的装备水平朝着大型化、集成化、自动化、网络化方向发展，相应对企业设备管理、维修水平也提出了更高的要求。
CAN总线的嵌入式Web服务器设计
CAN总线的嵌入式Web服务器设计本文设计并实现一种可以将基于TCP/IP协议的计算机网络设备，与基于CAN总线协议的底层现场网络连通的嵌入式Web服务器。
关键词：嵌入式Web服务器嵌入式Internet TCP/IP协议CAN总线引言嵌入式系统指被嵌入到各种产品或工程应用中的，以微处理器或微控制器为核心的软硬件系统。
嵌入式系统与Internet技术相结合，形成的嵌入式Internet技术是近几年随着计算机网络技术的普及而发展起来的一项新兴技术。
它通过现有嵌入式系统，增加因特网接入能力来扩展其功能，创造性地提出以低价位单片机作为微处理器，使嵌入式设备而非PC系统直接接入Internet。
在本文中，采用Ubicom公司的SX52单片机外接以太网控制芯片RTL8019AS实现嵌入式Web服务器硬件结构和软件功能。
传统的基于DCS结构工控系统向嵌入式Web结构转移，可有效降低成本，这是因为没有必要开发专有的GUI，还可以方便最终用户，并改善故障检测和设备维护的远程访问能力。
图11 嵌入式Web服务器硬件设计与实现通常嵌入式系统硬件包括微控制器、存储器外设器件和I/O端口等，其核心是嵌入式微控制器。
为适应上网需求，嵌入式微控制器不仅要能执行传统的控制功能，还要能执行与连接因特网相关的功能，而Ubicom公司的SX52芯片能比较容易地实现TCP/IP协议，所以我们选择它作为微控制器。
实现嵌入式设备接入Internet，从原则上来讲最关键的就是要实现TCP/IP协议，还有一人关键的问题就是传输信息媒质的选择。
我们采用最常用的连接模式，即通过以太网连接Internet，利用网络接口控制器来实现数据链路层协议。
嵌入式系统应用最广泛的网络驱动芯片就是NE2000兼容系列网络芯片，它具有接口方便、驱动简单、占用资源少等优点，特别适合嵌入式系统。
我们选用其中性能较了，供货比较稳定的RTL8019AS芯片。
嵌入式Web服务器硬件结构框图如图1所示。
嵌入式internet
嵌入式Internet技术浅析摘要: 在介绍嵌入式系统以及嵌入式Internet的基本概念的基础上, 综合分析了嵌入式Internet技术实现的基本原理与基本技术, 最后分析讨论了实现嵌入式系统接入Internet的几种具体方案及应用领域。
关键词：嵌入式Internet、TCP/IP、嵌入式系统引言迅速发展的网络技术，特别是以Internet为代表的互联网正在突破以往以PC 为网络节点的概念，连通性、网络化正在逐渐成为各类测控装置、现场仪器仪表以及家用电器设计的发展方向。
据IT 权威机构预测，未来十年之内，各类拥有网络接入功能产品的数量会超过PC 机，我们将迎来所谓的“后PC”时代。
Internet 技术的发展，促进了嵌入式网络设备和产品的市场需求，使这些设备和产品与Internet相连成为趋势。
一、嵌入式Intrnet简介嵌入式Internet技术是Internet发展历史上的又一个里程碑，它是依托于Internet技术、Web技术和嵌入式技术发展起来的。
在嵌入式系统应用领域，以Internet技术为基础，使嵌入式系统与Internet相互连接，实现嵌入式系统与Internet之间的资源共享、信息通信和状态控制等功能，这种嵌入式系统与Internet之间的连接与应用就称为嵌入式Internet。
嵌入式Internet具有的主要优点在于它可以从设备的角度来看Internet，把Internet的功能嵌入到设备中，称为Embedded Internet Device（EID），通过这种方式来方便设备操作，简化远程控制。
嵌入式Internet硬件连接采用最常见的以太网, 用全球性的TCP / IP协议来取代那些不统一的传输协议。
因此, 具备了嵌入式系统与Internet连接的基础。
另外, 嵌入式Internet采用浏览器作为嵌入式系统网络与用户进行交互的接口, 作为全球通用的浏览软件, 浏览器实现了人机界面的统一。
基于TMS320F206的CAN现场总线的嵌入式网关设计
信原理及 软件 流程 。现场 网关 解决 了以 太 网和 Ｃ Ｎ 总线之 间 的互联 问题 ，使 得 Ｃ Ｎ—Ｅｈｒｅ Ａ Ａ ｔｅｎｔ
的互联 降低成 本 ，提 高了性 能 。
关键词 ：Ｃ Ｎ；嵌入式 网关 ；现场 总线 Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｍ ｂｅ ｄ ｄ ｇ ｔ ｗａ ｏ ｓｇ ｆｅ ｄ ｅ ａ ｅ ｙ ｆ ｒ ＣＡＮ ｅ ｄ ｕ ｉ ｆ ｌｂ ｓ ｂ ｓｄｏ ａ ｅ ｎ ＴＭ Ｓ ２ Ｆ２ ６ ３０ Ｏ
最 广泛 的局 域 网络 技术 。将 以太 网作 为工厂 控制 网
服务器 Ｉ
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以太 网
．
嵌入式 网关 ｌ
Ｉ嵌入式 网关 Ｉ
Ｉ 嵌入式网关
ＣＮ Ａ现场 总线 网 Ｉ Ｃ 现场总线 网 ｌ Ａ现场总线网 Ｉ Ａ Ｎ ＣＮ ｆ
摘
要 ：设计 了以微控 制 器 Ｔ ３ ０ ２ ６为核 心的连接 现 场总 线和 以太 网的嵌入 式 网关 ，给 出 了 ＭＳ ２ Ｆ ０
嵌入 式 网关 的硬 件接 口电路 ，并对 主要 芯 片进行 了介 绍 ， 阐述 了硬件 问 的通信 原理 ；并 给 出 了
Ｒ Ｌ ０ ９ Ｓ的数据 收发 、Ｃ Ｎ控 制 器和 Ｃ Ｎ 总线 间的数 据 传 输 以及 Ｃ Ｎ 和 以太 网间 的数据 通 Ｔ Ｓ １Ａ Ａ Ａ Ａ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｃ ｙ ｗｏ ｄ ： ＡＮ；ｅ ｅ ｄ ｄ ｇ ｔ ｗ ｙ；ｆ ｌ ｂ ｓ ｍｂ ｄ ｅ ａｅ ａ ｉ ｄ ｕ ｅ
Ｃ Ｎ现场 总线是最 普及 的现 场 控制 网 络之 一 ， Ａ
它广 泛 的应用 在工业 控制领 域 。现 场总线 通信 数据 少、 可靠 性高 。而 以太 网 的通 信 数据 大 、 度 快 ， 速 并 以廉价 和开放 的特点 受 到普 遍 的欢迎 ， 目前 应用 是
基于嵌入式Internet与现场总线相结合的网络传感器节点设计的开题报告
基于嵌入式Internet与现场总线相结合的网络传感器节点设计的开题报告一、项目背景随着智能家居、智能工厂、智慧城市等领域的快速发展，网络传感器节点作为连接物理世界与互联网的重要一环，越来越受到关注。
目前现有的网络传感器节点方案列如下：（1）基于嵌入式Internet的网络传感器节点。
该方案利用现有的互联网基础设施，实现远程监测和控制。
（2）基于现场总线的网络传感器节点。
该方案利用现场总线技术，涵盖了从传感器输入、处理和控制输出的整个过程，具有实时性和可靠性等特点。
以上两种方案分别有其优势，但各自也存在一些缺陷。
基于嵌入式Internet的网络传感器节点，对网络环境的要求比较高，且在传输过程中存在数据安全问题；而基于现场总线的网络传感器节点，虽然实时性和可靠性较高，但在跨越不同现场总线网络时，其互联互通性较差。
因此，本项目采用基于嵌入式Internet与现场总线相结合的网络传感器节点设计，以充分利用两种方案的优势，提高整个系统的性能和可靠性。
二、项目目标本项目旨在设计一种基于嵌入式Internet与现场总线相结合的网络传感器节点，实现以下目标：（1）实现多种传感器的数据采集和处理功能，包括温度、湿度、气压、光照等参数。
（2）支持多种传输协议，包括MODBUS、CAN、TCP/IP等，实现对不同现场总线的兼容性。
（3）采用安全的数据传输方式，确保数据的可靠性和安全性。
（4）支持远程监测和控制，包括数据可视化、报警信息推送等功能。
三、项目实施方案本项目实施方案如下：（1）硬件设计。
设计基于ARM Cortex-M系列微控制器的传感器节点，并集成多种传感器模块和现场总线接口模块，实现数据采集、处理和传输功能。
（2）软件设计。
采用RTOS操作系统，并使用C语言和Python语言分别进行底层驱动和上层应用程序设计，实现多线程并发和模块化设计。
（3）数据传输。
使用加密算法确保数据的可靠性和安全性，支持多种传输协议，包括MODBUS、CAN、TCP/IP等，实现对不同现场总线的兼容性。
基于嵌入式系统的现场总线与以太网的通信实现
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Ｔｉ ｓ ｒｔｎ ｏ ｃ ｈ ａ ｏｔ ｔ ｏ ｍ ｎ ａｏ ｐｉ ｉｅ Ａ ｂｓ ｉｅａｏ ｉｒ ｕｅ ｔ ｍ ｉｃｎ ｎａ ｃｍ ｕｉｔｎ ｃ ｌｏＣ Ｎ ｈ ｄ ｓ ｔｉ ｎ ｄ ｄ ｎ ｅ ｎ ｓ ｔ ｅ ｄ ｃ ｉ ｒ ｐ ｆ ｕ ｎ
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收稿 日期 ：０ ２０ ．８ ２ ０ ．１１ 基金项 目： 山东省科 技厅计划项 目（ 编号 ：０ ｏ ０ ０ ） ０３９４３ ．
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山 东 大 学 学 报（ 工学版 ）
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摘 要
山 东 大学科技 处 ）
构建 了Ｃ ＡＮ 总线 与 Ｉ ｔｍｅ 通信 的服 务 器体 系结构 ， 出 了嵌 入 式设 备 与 Ｉｔｍｅ／Ｉｔ ｎ ｔ ｎｅ ｔ 提 ｎｅ ｔ ｎ ｒ ｅ ａ
间信 息 交换 的层 次模 型 ． 给 出了其设 计 方 法 和 实现 技 术 ， 嵌入 式设 备 的 Ｉｔｍｅ 网络 化 提 供 了一 种 切 并 为 ｎｅ ｔＯ Nhomakorabea前 言
嵌 入式 Ｉｔｍｅ 是 指 设 备 通 过 嵌 入 式 模 块 （ ｎｅ ｔ 而 非Ｐ Ｃ系统 ） 接接 人 Ｉ ｔｍｅ ， Ｉｔｍｅ 为介 质 实 直 ｎｅ ｔ 以 ｎｅ ｔ 现 信息 交 互 的 技 术 ．目 前 ，国 外 数 十 家 公 司 如
Ｓｅ ｎ ／ ｎｉｅ ｎ Ｐ ｉｐ 、 ｍＷａｅ Ｍｏｏｏａ等联 ｉ ｍｅｓ Ｉ ｆ ｏ 、 ｈｌ ｓＥ ｎ ｉ ｒ和 ｔｒｌ
术 ， 同推 动 这 一 市 场 ．可 以预 言 ， 入 式 设 备 与 共 嵌
Ｉｔｍｅ 的结 合代 表 着嵌 入式 系统 和 网 络 技术 的 真 ｎｅ ｔ
正未 来 ． 现场 总线 （ ｉｄＢ ｓ 技 术 由 于其 造 价低 而 Ｆｅ ｕ ） ｌ 廉又 能 满足 工业 现 场环 境下 的通信 要 求 而成 为新 型
实可行 的 实现 方案 ．
关 键词
单 片机 ； 场 总线 ； 现 嵌入 式 Ｉｔｍｅ／Ｃ ｎｅ ｔ Ａ Ｎ
Ｔ ３３ Ｐ ９ 文 献标 识码 ： Ａ
中图分 类 号
文章 编 号 ：０ ０—５ ２ （０ ２ ０ —０ ６ —０ １０ ３ ３２０ ）５ ４ ５ ４
ＤＥＳ ＧＮ Ｆ ＥＲＶＥＲ Ｉ ｏ Ｓ ＡＲ ＣＨ Ｉ ＴＥＣＴＵＲＥ ＢＡＳＥＤ ｏ Ｎ Ｅ ⅡＩ ＥＤＤＥＤ ＮＴＥＲＮＥＴ Ｉ ＡＮＤ ＥＬＤ ＦＩ ＢＵＳ
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２０ ０ ２年
１ ０月
第３ ２卷 第 ５ 期
山东 大 学 学 报 （ 工学版 ） Ｊ Ｒ Ａ Ｆ Ｓｔ Ｉ Ｎ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｅ ＧＩ Ｅ Ｒ Ｎ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ ＯＵ Ｎ Ｌ Ｏ ｔ ＡＮ ￣ Ｇ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ（ Ｎ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｃ Ｅ Ｃ ）
Ｊ Ａ ｈ — ｉ ｇ Ｚ ｉｐ ｎ Ｉ
（ｃｏｌ ｆ ｏ ｕｅ ｃ． Ｔ ｃ ．Ｓ ａ ｄｎ ｉ．Ｊ ａ ｉ ，ｈｎ ｏｇＰｏｉｃ ５０ １Ｃ ｉ ） Ｓ ｈｏ ｏ ｍｐ ｔｒ ｉ＆ ｅｈ ，ｈｎ ｏｇＵｎ ，ｉ ｎＣｔ Ｓ ａｄｎ ｒｖｎｅ ０ ６ ， ｈｎ Ｃ Ｓ ｖ ｎ ｙ ２ ａ
的通 信方 式 ． 随着 现 代 化 工 业 的 不 断 向前 推 进 ， 人
们 对 生产 过 程 的控 制 提 出 了更 高 的 要 求 ， 成 本 的 对 控 制也 日趋严 格 ， 使得 企业 管 理 者 、 程 师需 要 获 这 工
合成 立 了“ 入 式 Ｉｔｍｅ 联 盟 （ ＴＩ” 嵌 ｎｅ ｔ Ｅ ） ，来 专 门讨
２ｏ ０ ２年
取 更 多 来 自现 场 的信 息 ， 要 实 现 从 现 场 控 制 到监 需 控、 管理 、 决策 、 务等 各 个层 次 的信 息 交换 与 集成 ， 商 以提 高 生 产效率 、 提高 市 场 竞 争 能 力 ． 种 需 求 呼 这
Ｖ０． ２ Ｎｏ． １３ ５ Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０２
基 于 现 场 总 线 的 嵌 入 式 Ｉｔｒ ｅ ｎ ｅｎ ｔ 服 务 器 体 系 结 构 设 计
贾 智 平
（５ ０ １ 山东省济南市 山东大学计算机科学与技 术学院） ２０ ６
王 衍 章
（５０ １ 山 东省 济 南 市 ２０ ６