WebChip智能网络接口芯片在网络家电中的应用.pdf
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1、第一部分网络与电子技术W e b C h i p 智能网络接口芯片在网络家电中的应用白清利( 深圳和而秦电子科技有限公司,5 1 8 0 5 7 )A p p l i c a t i o no fW e b O f i pi nN e t w o r kH o m eA p p l i a n c e sB a iQ i n g l i( S h e n z h e nH & TE l e c t r o n i cT e c h n o l o g yC o ,L t d ,5 1 8 0 5 7 )摘要:本文回顾了网络家电的发展历程,介绍了构建信息家电网络的必要条件,着重对W e b C
2、h i p 芯片的应用作以详细分析,并提出了利用P S 2 0 0 0 实现网络冰箱系统模型设计方案。关键词:网络家电通信W e b C h i pP S 2 0 0 0A b s t r a c t :T h i sp a p e rr e v i e w st h ed e v e l o p m e n tc o u r f l eo fN e t w o r kH o m eA p p h a n c e s ,a n dd e s c r i b e st h en e c e s s a r yt e r m si nt h ec o n s t r u c t i o no fI
3、 n f o r m a t i o nH o m eA p U i a n c e sN e t w o r k A f t e rt h a ti ta n a l y s e st h ea p p l i c a t i o no fW e b C h i pp a r t i c u l a r l y ,a n dr e a l i z e st h es c h e m eo fn e t w o r kr e f r i g e r a t o r ys y s t e mm o d e lb yP S 2 0 0 0 1 畸w o r d s :N e t w o r kH
4、o m eA p p h a n c e s ,C o m m u n i c a t i o n ,W e b C h i p ,P S 2 0 0 0自1 9 9 8 年网络家电在美国问世以来,向全球市场推进的速度极快。1 9 9 9 年3 月微软把机顶盒推人我国市场后,国内信息、家电的顶尖企业,如联想、海尔、T C L 以最快的速度推出了各自的网络家电方案和产品。今年,以联想和海尔为首的两大阵营分别推出闪联、e 家佳家庭网络标准,以期成为国家标准,网络家电市场竞争愈演愈烈。网络家电产品的发展将有两大趋势:一种是通过对传统家用电器的网络化和智能化改造,使传统的冰箱、微波炉、洗衣机等能够与信
5、息高速公路对接,从而实现生活网络化。另一种是信息相互传递的新型终端产品,如各种掌上设备、可穿戴P C 、机顶盒、I n t e r n e t 可视电话等,它们正逐渐代替计算机进行信息处理工作,以提高人们信息传递效率,实现全球的网络化。网络家电目前还没有确切的定义,但一般来说即互联网家电,它的主要特点是数字化、智能化、网络化,是通信、计算机、消费电子技术的结合体。网络家电是计算机技术和现代通信技术与传统家用电器相结合的创新产品,是为网络技术更广泛渗入家庭生活而设计的新型家用电器产品,使之智能化并具有网络终端功能。它既不是传统意义上的家用电器,也不是电脑。网络家电将有许多类型,覆盖广大的应用领域
6、,其中包含传统家电向智能化、数字化、网络化的方向进化而带来的新功能和新应用。形成信息家电网络,使网络家电真正进入用户家庭,必须具备以下四个主要条件:( 1 ) 具有各种丰富多彩的网络家电产品( 如网络冰箱、网络洗衣机、网络微波炉等) 。( 2 ) 具有符合规定标准的家电网络服务器来连接网络家电与I n t e r n e t 。作者简介:白清利,男,1 9 7 9 年生,哈尔滨T - 业大学控制理论与控制工程专业在读研究生,目前在深圳和而泰电子科技有限公司进行毕业实习。32 0 0 4 年中国家用电器技术大会论文集( 3 ) 具有规定的通讯协议( 包括网络家电与网络服务器间和网络服务器与I n
7、 t e r n e t 间) 。( 4 ) 具有配合的网络服务供应机构( I S P ) ,起到远程控制的中转站和管理调配的作用。1 智能家J 占系统的组成智能家居系统又称智能家庭局域网,是适应现代化家庭生活而形成的一个形式多样化的网络结构。智能家居系统主要由家庭网关、物理层系列接口、智能应用终端三大部分组成,如图1所示。图I智能家居系统的组成家庭网关是智能家庭局域网的核心部分,它不仅负责各种不同类型子网之间的协议转换,而且还要完成家居智能控制和I n t e n e t 接入功能。它通过各种途径( 如I n t e n e t 、W A P 、电话等) 从多种多样的外部网络接收通迅信号,根
8、据远程监控用户的指令完成对各种不同智能应用终端的参数设置和控制,完成家庭内部网络不同通迅协议之间的转换和信息共享,以及同外部通信网络之间的数据交换功能,从而实现整个远程交互过程。最原始的家庭网关由电话嵌入M o d e m 、T C P l P 协议栈、t i n vW e b s e r v e r 、家庭控制与管理程序、内部网络协议转换五大部分构成。但此方式只能控制单个或少数家庭智能终端,无法实现对复杂家庭局域网的有效控制。着眼将来,以功能强大的P C 作为网关将是大势所趋。物理层系列接口是实现家庭局域网内部网络结构的底层硬件协议接口,是智能家庭局域网的最基本部件。它的性价比是能最终成为产
9、品的关键。目前国际上流行的物理层系列接口主要包含无线射频( R F ) 、电力载波( P L ) 、双绞线( R S 4 8 5 等) 、蓝牙技术( B l u e t o o t h ) 、无线以太网( 1 E E E 8 0 2 1 1 ) 、X 1 0 、H o m e R F 技术等。新兴的W e b C h i D 网络互连芯片是一颗独立于各种微控制器的通用标准化产品,已在中国、美国申请专利。它的出现将使网络家电得到飞跃性的发展,填补了国内相关领域的空白。它的高性价比将使这一曾高不可攀的贵族产品最终走入寻常百姓家。智能应用终端主要包括网络家电、网络家庭仪表、网络安防设备等三个方面。网
10、络家电主要指如网络窄调、网络冰箱、网络微波炉等与提供舒适生活信息相关的一些网络家用电器;网络家庭仪表主要指以水、电、气三表为代表的,与提供便捷生活环境和智能小区管理密切相关的智能化计最收费系统;网络安防设备则是指以消防安全防入侵系统、异常探测等。在这三部分中,物理层接口是实现智能家居系统的重要一环,W e b C h i p 正是实现这一功能的智能网络接口芯片,其中P S 2 0 0 0 则是W e b C h i p 家族中的重要成员,以下将就P S 2 0 0 0 + P c 这种家电网络控制新思路的优点及实现方案作以介绍。并阐述一个实例的实现过程。2W e b O f i p 方案2 1
11、W e b C h i D 方案原理对所管理的家电建立标准统一的数学模型,所有设备的行为和任务被描述为五种类型的对象。这些对象及用于描述对象的数据在W e b C h i p 中构成对象属性表,对象属性表和W e b C h i p 的设备I D 码以及其他数据映射到网络服务器中的嵌入式数据库,形成设备属性表。通过运行在网络服务器的符合开放系统网关标准( O S G I ) 的网关W e b C h i p S e r v e r ,远程客户端可以对家电进行访4第一部分网络与电子技术问和控制。2 2W e b C h i p 方案的组成由于使用了符合开放式网关服务系统( O S G I ) 的
12、跨平台的W e b C h i p S e r v e r ,从而简化了系统的开发过程和降低了软件开发成本。另一方面,采用W e b C h i p 方案是一个标准的通用解决方案,W e b C h i D 提供了统一的接口,可实现不同厂家的设备与同一个网关互连,从而降低网络设施的投资。网络通信控制器芯片W e b C h i p 与用户M C U 的接I :1 采用标准S P I 或1 2 C 总线,可与各种M C U 接口。执行开放的M C U n e t 协议,仅使用5 条命令实现对用户M C U 的访问,使M C U 应用系统与W e b C h i D 接口上变得十分简单。即使对于成
13、熟产品的网络化改造,也仅需编写非常小的程序量。W e b C h i D 与W e b C h i p S e r v e r 的接口执行M C U a p 协议,支持R s 一2 3 2 、R S 一4 8 5 、M o d e m 、C A N 等多种通信方式,可以很方便地实现用户产品与I n t e r n e t 的连接,可利用现有家用电脑,在现有电脑上增加与W e b C h i D 芯片的接口电路,易于实现且成本低。2 3W e b C h i p 方案与其他可行方案的分析比较目前关于家电与I n t e m e t 通讯连接有三种可行方案。分析比较各种方案优缺点如下:方案一:通过
14、M C U 应用系统的单片机内部固化T C P I P 协议可以直接拨号上网,硬件电路相对简单,也不需要其他中间环节的支持。但由于单片机使用了T C P I P 协议芯片,因此需要大容量的程序存储器,而且要求M C U 有较高的运行速度。应用系统的设计人员还必须熟悉T C P I P 协议和相关的接口,软件设计复杂,工作量大。另外每一个电子设备都要申请一个I P 地址,而I P 地址资源是有限的,而且使用还要付费,成本较高。方案二:利用e m W a r e 公司开发的E M I T 技术。根据e m W a r e 公司的电子设备网络协议,在应用系统的单片机内部使用e m N e t 协议,
15、再通过e m G a t e w a v 与I n t e r n e t 连接。该方案由于复杂的网络协议是通过e m G a t e w a y 在P c 上实现的,应用系统M C U 只使用较简单的e m N e t 协议,因此对M C U 的要求较低。但应用系统设计工程师必须熟悉e m N e t 协议和相关的接口,原来客户应用系统的M C U 也不一定符合要求,并且软硬件设计的工作量仍然较大;同时,应用系统的单片机处理e m N e t 协议要占用一定的系统资源。方案三:M C U 应用系统通过W e b C h i DP S 2 0 0 0 网络芯片与G a t e w a y 连接
16、,再进入I n t e r n e t 。P S 2 0 0 0 内部固化了M C U N e t 协议,它与e m G a t e w a v 和O S G I 协议兼容。应用系统设计人员完全不必考虑任何网络协议,只需要解释并执行P S 2 0 0 0 传送过来的指令和数据就可以实现与I n t e r n e t 连接,M C U N e t 协议由P S 2 0 0 0 来完成。如同设计一个U A R T 系统中选用U A R T 接口芯片一样,选用P S 2 0 0 0 将电子设备与I n t e r n e t 连接,可以节省M C U 的资源,设计更简单。通过以上比较分析可知,采用
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