【正文】 號(hào)能量損失很大。局域網(wǎng)的主要應(yīng)用技術(shù)... 13 局域網(wǎng)是一種小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資少,數(shù)據(jù)傳輸速率高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn). 決定局域網(wǎng)特性的三個(gè)主要技術(shù)是:傳輸介質(zhì),它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,響應(yīng)時(shí)間,傳輸效率等網(wǎng)絡(luò)特性起著十分重要的作用. CSMA/CD訪問(wèn)控制方式 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection),即載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè),首先要進(jìn)行載波監(jiān)聽(tīng),只有介質(zhì)空閑時(shí),如果兩個(gè)以上的站同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到介質(zhì)空閑并發(fā)送幀,一旦發(fā)生沖突,則應(yīng)停止發(fā)送,然后隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間后,再重新?tīng)?zhēng)用介質(zhì),重發(fā)該幀. 我們把檢查信道上有無(wú)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸稱為載波監(jiān)聽(tīng),而把同時(shí)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)聽(tīng)信道是否空閑和發(fā)送數(shù)據(jù),稱為多路訪問(wèn). 令牌的含義:令牌是一種特殊的控制幀,其特點(diǎn)是:①一個(gè)環(huán)只有一個(gè)令牌。②令牌是站點(diǎn)能進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的憑證,只有獲得令牌的站點(diǎn)才能進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā)送工作方式。③令牌繞環(huán)行駛. TokenRing基本原理 ,必須等待空令牌通過(guò)本站,然后將空令牌改為忙令牌,緊跟著忙令牌之后,也就不可能產(chǎn)生任何沖突. 令牌總線訪問(wèn)控制方式 :物理上是總線結(jié)構(gòu),總線上的站不能像CSMA/CD那樣隨機(jī)地訪問(wèn)總線,→B→E→D→,稱邏輯環(huán)外的站點(diǎn)為非活動(dòng)站。 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)概述 :以太網(wǎng)組網(wǎng)非常靈活和簡(jiǎn)便,可使用多種物理介質(zhì),以不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng),是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò),已成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流. 以太網(wǎng)按其傳輸速率又分成10Mb/s,100Mb/s,1000Mb/s. 。10 ,它是一種典型的總線型結(jié)構(gòu),通過(guò)T型接頭與網(wǎng)卡上的BNC接口相連的總線型網(wǎng)絡(luò). 一個(gè)細(xì)纜以太網(wǎng)電纜段長(zhǎng)度超過(guò)185米或工作站個(gè)數(shù)多于30個(gè)時(shí),應(yīng)采用支持BNC接口的中繼器來(lái)延長(zhǎng)距離,. 10 BASET是采用無(wú)屏蔽雙絞線(UTP)作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng),(HUB),采用RJ45連接頭實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) ATM組網(wǎng)技術(shù) ATM的基本概念 ：異步傳輸模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)是一種快速分組交換技術(shù),它是以信元為信息傳輸和交換的基本單位,在ATM中采用了固定長(zhǎng)度的信元,規(guī)定為53字節(jié),其中信元頭5個(gè)字節(jié),信息段48個(gè)字節(jié) . ATM局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù) ：以ATM交換機(jī)為中心連接計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)叫ATM局域網(wǎng)。ATM交換機(jī)和ATM網(wǎng)卡支持的速率一般為155Mb/s～24Gb/s,滿足不同用戶的需要,標(biāo)準(zhǔn)ATM的組網(wǎng)速率是622 Mb/s.。ATM是將分組交換與電路交換優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以工作在任何一種不同的速度,不同的介質(zhì)和使用不同的傳送技術(shù),適用于廣域網(wǎng),局域網(wǎng)場(chǎng)合,可在局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)中提供一種單一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)完美的網(wǎng)絡(luò)集成. ATM組網(wǎng)技術(shù)的不足之處是協(xié)議過(guò)于復(fù)雜和設(shè)備昂貴帶來(lái)的相對(duì)較高的建網(wǎng)成本. 交換局域網(wǎng)和虛擬局域網(wǎng)：,每個(gè)端口可以直接和網(wǎng)絡(luò)中的一般節(jié)點(diǎn)連接,: 共享式共享介質(zhì)基礎(chǔ)上的,相應(yīng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法是CSMA/CD,Token Ring和Token ,當(dāng)10個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用時(shí),每個(gè)節(jié)點(diǎn)平均分配的帶寬就只有1Mb/s. 交換式,可以通過(guò)交換機(jī)為所有節(jié)點(diǎn)建立并行,各工作站均可以得到并行,每個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以得到10Mb/s的帶寬. 利用100Mb/s交換機(jī)組網(wǎng)實(shí)例 虛擬局域網(wǎng)：虛擬局域網(wǎng)是建立在局域網(wǎng)交換機(jī)或ATM交換機(jī)的基礎(chǔ)上的,以軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理,邏輯工作組的節(jié)點(diǎn)組成不受物理位置的限制. 邏輯工作組將網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)按工作性質(zhì)與需要?jiǎng)澐侄玫?一個(gè)邏輯工作組就是一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò). 構(gòu)成虛擬局域網(wǎng)的條件是:所有用戶終端都連接到支持虛擬局域網(wǎng)的交換機(jī)端口上。 第二章 設(shè)備型號(hào)的選擇 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì) 理解產(chǎn)品要求和設(shè)計(jì)局限在創(chuàng)造一個(gè)智能的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備時(shí)，第一步是要理解這個(gè)嵌入式產(chǎn)品本身內(nèi)含的規(guī)格要求，大同小異不僅僅是產(chǎn)品的功能要求?；镜脑?，如處理器類型，會(huì)對(duì)吞吐量、可裁剪性和開(kāi)發(fā)周期的長(zhǎng)短產(chǎn)生廣泛的影響。這一點(diǎn)一定在事先就了然于胸。同樣重要的成本，因?yàn)槎鄶?shù)嵌入式產(chǎn)品對(duì)成本是敏感的。因此，材料清單的成本需要比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)低很多。典型的具有以太網(wǎng)能力的嵌入式產(chǎn)品生產(chǎn)的材料清單的花費(fèi)為$45～$100元。這些限制要求對(duì)性價(jià)比做很好的分析。對(duì)于串口、USB、I2C接口的設(shè)計(jì)決定也會(huì)對(duì)性價(jià)比產(chǎn)生影響。找到帶集成接口的處理器并不難，比如帶以太網(wǎng)口、串口、USB及其它接口。在合適的價(jià)位找到這樣的處理器，并且還能提供產(chǎn)品的可裁剪性，就不那么容易了。還有2個(gè)重要的事項(xiàng)有時(shí)會(huì)被忽略，就是電源要求和溫度潿。如果產(chǎn)品是電池供電，要考慮系統(tǒng)所有部件的電流消耗；如果產(chǎn)品本身要求滿足工業(yè)級(jí)溫度要求，那么這個(gè)盒子中的所有部件都要是工業(yè)級(jí)的。最后一點(diǎn)，由于本文的焦點(diǎn)在硬件，需要記住，產(chǎn)品可裁剪性取決于軟件。除了辨別一個(gè)產(chǎn)品的功能要求外，對(duì)于該產(chǎn)品功能環(huán)境的理解也同樣重要。這個(gè)產(chǎn)品將在何處度過(guò)它的整個(gè)生命周期，那里的環(huán)境是否有特殊性？這樣的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者可以利用環(huán)境的先天優(yōu)勢(shì)，同時(shí)為最壞的情形做打算。如考慮暴露情況、環(huán)境污梁情況、溫度極限和更多的將影響性能和潛在的生命周期的情況。人機(jī)交互同樣是重要因素。如程序改動(dòng)的頻繁度、產(chǎn)品可能維護(hù)計(jì)劃等。一定要關(guān)注技術(shù)環(huán)境。比如，如果一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接到一個(gè)局域網(wǎng)上，相關(guān)的信息流量會(huì)如何影響周圍的設(shè)備？如果該產(chǎn)品是一個(gè)串口到以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，只負(fù)責(zé)從串口得到數(shù)據(jù)然后將它轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)包，反之亦然，那么不僅要考慮最大的數(shù)據(jù)延時(shí)允許網(wǎng)包，還要考慮有多少數(shù)據(jù)要傳送。雖然延時(shí)對(duì)許多應(yīng)用不是一個(gè)主要考慮因素（如當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品只是不時(shí)地收集數(shù)據(jù)，定期地被取走），但在一些應(yīng)用中，延時(shí)是以太網(wǎng)拓?fù)渲械南拗埔蛩?。在需要?duì)緊急情況作出立即反應(yīng)的地址，如工廠地面上的閥門(mén)控制、通信和反應(yīng)，一定要真正實(shí)時(shí)地完成。 通信、部件和協(xié)議在基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中有2個(gè)常用術(shù)語(yǔ)是10BaseT和100BaseT。為了高效地設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，理解這些術(shù)語(yǔ)的含義是很必要的。10BadeT和100BaseT是線速度。線速度和能占用的持續(xù)速度是不同的。通常意義上講，10BaseT線速度是10Mbit/s，100BaseT線速度是100Mbit/s。作為一個(gè)共享的資源，所有局域網(wǎng)上的設(shè)備都要能互相通信。因此，設(shè)備沒(méi)有能力百分之百地?fù)碛腥康膸?。如果真的存在這種情況，其它設(shè)備就不能進(jìn)行任何通信了。由此可知，在100BaseT的連接中，設(shè)備可以用100BaseT的解碼機(jī)制進(jìn)行通信，而不是維持100Mbit/s的速度?？偼掏铝靠梢员灰曌骼碚撏掏铝?，而凈吞吐量可以視為實(shí)際的流量。許多應(yīng)用在設(shè)計(jì)時(shí)遵循所謂的“30%規(guī)則”。簡(jiǎn)單講，在有其它設(shè)備共享網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中，一個(gè)設(shè)備應(yīng)被設(shè)計(jì)為能使用30%的帶寬。在一個(gè)100BaseT的網(wǎng)絡(luò)中，這意味著30Mbit/s。很明顯，智能化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)意味著設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用到一個(gè)已存在的網(wǎng)絡(luò)中。在這里，設(shè)計(jì)得必須面對(duì)此設(shè)計(jì)要素，即必須估計(jì)在這個(gè)水平上，將不得不在什么條件下進(jìn)行工作。網(wǎng)絡(luò)的布線費(fèi)用通常是網(wǎng)絡(luò)中比較貴的部分。由于這個(gè)費(fèi)用，許多其它介質(zhì)和協(xié)議，尤其是無(wú)線，正在被研究用于承載通信。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的價(jià)格在不斷地下落。由于這個(gè)原因，許多應(yīng)用著眼于現(xiàn)存的線路來(lái)保持以太網(wǎng)布線。這在樓宇控制應(yīng)用系統(tǒng)中是很常見(jiàn)的。因?yàn)閿?shù)公里長(zhǎng)的485或422的線路已經(jīng)存在，這些線路通常保留。因?yàn)橐蜆怯羁刂仆庠O(shè)進(jìn)行通信。因此，應(yīng)用系統(tǒng)作為網(wǎng)關(guān)，用軟件來(lái)橋接遺留的串口協(xié)議和以太網(wǎng)之間的通信。如今，在許多建筑的物理布線中通常包含標(biāo)準(zhǔn)的、屏蔽或非蔽的雙絞線。不管屏蔽的還是非屏蔽的，雙絞線在抗電磁干擾上是很有效的?；镜牟顒e在于（不比較成本）屏蔽的雙絞線能提供更好的噪音保護(hù)。除了從設(shè)施中現(xiàn)有部件產(chǎn)生的噪音外，比如電力線、變壓器和發(fā)電機(jī)等，線路自身的數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)產(chǎn)生噪音。這一情況使得安裝和調(diào)試一個(gè)新硬件成為一種挑戰(zhàn)。在最壞情況下的可能影響，包括從傳輸燈亮?xí)r網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，到高速傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。一種特殊級(jí)別的雙絞線名叫5類電纜，可以用于許多普通雙絞線難于應(yīng)付的情況。5類線支持100Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸，而出錯(cuò)概率很低。光纖線路也在以太網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用，特別是在電磁干擾敏感的環(huán)境中，光纖是抗電磁干擾的，沒(méi)有輻射，防竊聽(tīng)，完全適合極高速率的數(shù)據(jù)傳輸。需要強(qiáng)調(diào)的是，以太網(wǎng)拓?fù)渑c其它網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎啾仁欠浅２灰粯拥?。拓?fù)溥x擇將影響布線的費(fèi)用。以太網(wǎng)不是基于多跳的網(wǎng)絡(luò)，比如10Base2的雛菊鏈網(wǎng)。以太網(wǎng)拓?fù)浣M成的是星狀的配置。星上的每一個(gè)設(shè)備在物理上要么連在一個(gè)集線器上，要么連在一個(gè)交換機(jī)上。在以太網(wǎng)上，一個(gè)設(shè)備與另一個(gè)設(shè)備的通信起處于發(fā)送設(shè)備端，然后到它連接的集成器或交換機(jī)。以太網(wǎng)有2種基于類型：平面式和多層結(jié)構(gòu)式。在一個(gè)平面式的以太網(wǎng)，連接在一個(gè)集線路上的所有設(shè)備可以看到這個(gè)集線器接角到的所有數(shù)據(jù)包。這還包括相互連接在一起的集線器上的所有設(shè)備。在多層結(jié)構(gòu)式以太網(wǎng)中，由于集線路之間由交換機(jī)連接，只有連接在一個(gè)集一器上的設(shè)備可以看到那些包，此外，交換機(jī)還能決定哪些設(shè)備可以看到包，而哪些不能。值得注意的是，不管是平面式還是多層結(jié)構(gòu)式，以太網(wǎng)一個(gè)共同的好處是不會(huì)受故障設(shè)備所牽連；而在雛菊鏈網(wǎng)絡(luò)中，一旦1個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備貪婪工作，其它網(wǎng)上設(shè)備的通信就無(wú)法進(jìn)行了。在以太網(wǎng)的多層結(jié)構(gòu)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)沖突被最小化了。但它的最大不足就是線路總量和安裝總費(fèi)用增加了。 存儲(chǔ)器的考慮對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，選擇RAM是設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的方面，它會(huì)影響到產(chǎn)品的使用環(huán)境以及產(chǎn)品的全面的功能需求。應(yīng)用本身往往會(huì)確定使用何種存儲(chǔ)器。其它因素和成本、實(shí)性、產(chǎn)品穩(wěn)定性也會(huì)影響RAM的選擇。靜態(tài)RAM以使用方便和速度快而著稱。例如，SRAM的脈沖，通常由1個(gè)2111的周期組成，意味著它要用2個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)取第1個(gè)長(zhǎng)字，然后每1個(gè)時(shí)鐘周期取1個(gè)。在設(shè)計(jì)中，SRAM也易于實(shí)現(xiàn)。受限制的因素包括低密度的封裝以及較高的價(jià)格。EDORAM和DRAM在老一點(diǎn)的設(shè)計(jì)中徑常見(jiàn)到。但由于這些類型的RAM曼慢被淘汰，現(xiàn)在很少能見(jiàn)到了。而且,EDORAM很難找到適合嵌入式設(shè)計(jì)的通用密度（2或8MB）。SDRAM是今天的智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中最常見(jiàn)的RAM。SDRAM可用性很好，與SRAM相比，每兆字節(jié)的成本比也不錯(cuò)。處理器易于和SDRAM交互，而且SDRAM也能提高效率。SDRAM的脈沖周期如果為3111，但SDRAM第1個(gè)指令獲取之后，每下一個(gè)獲取必須與時(shí)鐘的上升沿步。DRAM在信號(hào)產(chǎn)生上有很地址和列地址之分。行地址和列地址在DRAM類型中都要給出來(lái)定位一個(gè)存儲(chǔ)器地址。DRAM還有刷新周期，SDRAM有列地址延遲的值，以及需要存儲(chǔ)器控制器控制的其它信號(hào)。在處理器中集成一個(gè)SRAM、DRAM和SDRAM的控制器在做嵌入式設(shè)計(jì)時(shí)絕對(duì)會(huì)讓你受益非淺。許多處理器需要一個(gè)負(fù)責(zé)內(nèi)存遇像保存和程序執(zhí)行的外部存儲(chǔ)器子系統(tǒng)。對(duì)于映像存儲(chǔ)，許多設(shè)備使用Flash。Flash有2個(gè)大的供應(yīng)商AMD和Intel。Flash本身與RAM來(lái)講是相對(duì)較慢的，因此，多數(shù)應(yīng)用中，程序在Flash中的執(zhí)行效率不高——特別是在實(shí)時(shí)應(yīng)用中。在大多數(shù)的設(shè)計(jì)中，16位的Flash用來(lái)降低成本，而通過(guò)在RAM中執(zhí)行映像文件，這種結(jié)構(gòu)被采用后可以不影響產(chǎn)品的運(yùn)行。另一種非易失內(nèi)存為電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器。EEPROM在許多應(yīng)用中被用于為設(shè)備保存配置信息。這些參數(shù)通常至少包括MAC地址和IP地址。其它參數(shù)可包括子網(wǎng)掩碼、序列號(hào)、網(wǎng)關(guān)、波特率或其它板級(jí)參數(shù)。EEPROM可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單靜態(tài)RAM類型設(shè)備來(lái)被設(shè)置和訪問(wèn)。雖然EEPROM通常很慢，但它一般不會(huì)影響到嵌入式設(shè)備，因?yàn)樗闹饕猛臼窃趩?dòng)時(shí)提供參數(shù)。為了高效地選取Flash適應(yīng)產(chǎn)品，F(xiàn)lash的密度要決定好。決定一個(gè)系統(tǒng)中Flash的大小，實(shí)際上就決定了設(shè)備的材料消耗費(fèi)（BOM）。在Flash的問(wèn)題上界限要很好地劃定：太少，則限制了軟件角度上的可裁剪性；太多，則為產(chǎn)品帶來(lái)了成本上不必要的增加。 增加價(jià)值的特性許多工程開(kāi)始就有一些限定的要求——使一個(gè)產(chǎn)品更快地投放市場(chǎng)和保持一個(gè)合理的成本。當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)受住市場(chǎng)的考驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)品修正需要從現(xiàn)存的硬件得到支持。這包括了在保證了附加軟件的設(shè)計(jì)中，能增加價(jià)值的特性。錄找一個(gè)TCP/IP層內(nèi)存需求羅小的操作系統(tǒng)，有助于將材料成本保持在一個(gè)較低的價(jià)位，因?yàn)樗鼘?duì)內(nèi)存的需求減少了。比如，使用NetSilicon的NET+OS集成的硬件和軟件解決方案，操作系統(tǒng)和棧基本上只占用240 KB的內(nèi)存。加上Web服務(wù)器和FTP服務(wù)器，整個(gè)系統(tǒng)只需310KB就可以啟動(dòng)了。當(dāng)有嵌入式Web服務(wù)器的時(shí)候，對(duì)于Web頁(yè)面的構(gòu)建需要仔細(xì)考慮。普通的頁(yè)面設(shè)計(jì)，用來(lái)控制和監(jiān)視，350KB以內(nèi)的Flash仍能滿足使用。但當(dāng)動(dòng)態(tài)的GIF文件、復(fù)雜的徽標(biāo)和JPEG文件被引進(jìn)時(shí)，內(nèi)存的需求會(huì)急劇增加。許多設(shè)計(jì)帶FTP、HTTP和Email功能，加上客戶的應(yīng)用。放1MB的Flash在板子上可以在板子不用重新設(shè)計(jì)布線的情況下增加有意義的特性。RAM用來(lái)執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。因此，最小的RAM也要是Flash的大小加上數(shù)據(jù)內(nèi)存和以太緩沖區(qū)的大小。有其它能影響RAM大小的考慮，比如，產(chǎn)品要不要在線升級(jí)。在有的機(jī)制中，比如NetSilicon公司的Net+Works方案提供的FTP可升級(jí)特性，RAM的大小需要是程序映像大小的2倍。比如，剛提到的FTP實(shí)現(xiàn)需要的一個(gè)保存新程序的緩沖區(qū)。這個(gè)緩沖區(qū)會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收1個(gè)新的映像文件，然后將它保存在RAM的1個(gè)區(qū)里。升級(jí)例程然后會(huì)將新映像燒到Flash中。因此，在這個(gè)例子中，內(nèi)存需求的增加包括可執(zhí)行代碼的大小、另外增加的用于暫時(shí)保存升級(jí)程序的緩沖區(qū)以及為數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)增加的空間。最后，堆的大小一定要考慮，