一种双MCU结构的嵌入式Internet接入服务器

　　嵌入式Internet[1]是指借助于Internet监视和控制工厂的机器、通信设备、数据采集系统、过程控制系统、医疗设备、机顶盒、车辆控制器、办公机械、个人数字助理(PDA)和其它设备。随着Internet/Intranet的迅猛发展，将Internet延伸到8位、16位、32位单片机，实现基于Internet的远程数据采集、远程控制、自动报警、上传/下载数据文件、自动发送EMALL等功能已经成为嵌入式系统发展的必然趋势。就嵌入式Internet系统而言，实现Internet通信协议及其服务，同时还要控制现场设备将占用大量资源，而嵌入式Internet系统中大量存在的是8位和16位MCU，这些系统在某些环境下实现上述功能将十分困难[2]。如果采用32位或64位的处理器，无疑会增加成本。为此，本文提出了一种双MCU结构的嵌入式Internet接入服务器DMCUEIAS。其中一个MCU作为Internet服务器与用户交互(称作InetMCU)，它支持TCP/IP协议栈并运行Internet服务程序，形成一个用户可以通过浏览器进行交互的服务器;另一个MCU专门用作设备服务器(称作DevMCU)控制多个设备。InetMCU和DevMCU通过RAC协议实现通信，完成现场设备的控制。这样可以提高性能价格比，具有操作简便、功能易扩展等特点。

　　1 硬件结构

　　双MCU结构的嵌入式Internet接入服务器DMCUEIAS采用ATMEL公司生产的AT90S8515微控制器作为InetMCU，采用AT89S53作为DevMCU，系统体系结构如图1。其中，DevMCU拥有12K字节的Flash程序存储器，256字节的片内RAM，3个可预分频的16位定时储器，256字节的片内RAM，3个可预分频的16位定时器、计数器，32位I/O口和一个内置的全双工UART;InetMCU拥有8K字节的Flash程序存储器，512字节的片内EEPROM，512字节的片内RAM，1个可预分频的8位定时器、计数器，1个可预分频、具有比较、捕捉和8/9/10位PWM功能的16位定时器和计数器，用于程序下载的SPI口，32位I/O和一个内置的全双工UART。InetMCU的时钟频率是8MHz，可以高速地通过ISA口传递数据(约2Mbps)。通过一个时钟周期内执行一条指令，InetMCU可以取得近1MIPS/MHz的性能。通过在单一芯片内将一个增强性的8位RISC CPU与可下载的Flash结合，使它非常适合多种嵌入式应用要求，具有高度灵活性和低成本的特点。DMCUEISA的以太网控制器采用台湾Realtek公司的RTL8019AS(10Mbps)。其采用全双工通信方式，使帧的发送与接收能够在一条通信线路上同时进行。使信道的带宽增加一倍，实现了基于IEEE802.3协议标准的MAC层(Media Access Control Layer)的所有功能。内置的双DMA通道 FIFO完成简单有效的包管理(数据帧的接收和发送)功能，本地DMA通道的传输速率高达10Mbps。其优越的性能价格比使它非常适合嵌入式Internet系统。