隨著Internet的發(fā)展，將嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)相連已成為一種趨勢。美國Ubicom公司在繼SX微控制器后，又推出一種功能更為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)處理器ip2022。他在一個(gè)芯片上支持通信物理層、Internet協(xié)議棧、特定設(shè)備應(yīng)用和特定設(shè)備的外設(shè)軟件模塊，并可在Internet上重構(gòu)。同時(shí)，用戶可使用預(yù)創(chuàng)建軟件模塊和配置工具來對其進(jìn)行編程和重編程，從而可為各種設(shè)備間和人機(jī)間的通信創(chuàng)建真正的單片式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案。

　　1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　ip2022采用RISC結(jié)構(gòu)，帶有片上flash程序存儲(chǔ)器，具有在線和離線編程調(diào)試功能及單字節(jié)時(shí)鐘周期精簡指令集，用四階段并行流水線方式執(zhí)行指令，有極高的代碼效率和指令運(yùn)行速度，速度可達(dá)120 MIPS。其內(nèi)部已集成了FLASH/RAM、模擬比較器、定時(shí)器等多種功能部件，可以在通用I/O口上實(shí)現(xiàn)USB、SPI等各種接口。與SX系列不同，ip2022能實(shí)現(xiàn)物理層接口及多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這主要是因?yàn)樗麅?nèi)含2個(gè)全雙工串化器/解串器（Ser/Des）和4個(gè)線性反饋移位寄存器(LFSR)。
   
　　Ser/Des可實(shí)現(xiàn)片內(nèi)10 BaseT以太網(wǎng)（MAC和PHY）、USB、GPSI、SPI、UART以及其他各種串行協(xié)議。其內(nèi)含的2個(gè)Ser/Des部件，能方便地從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式，所以也能作協(xié)議轉(zhuǎn)換器。由于硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串化/解串，極大地減少了串行通信所需的帶寬。
   
　　每個(gè)SERDES單元有8個(gè)外部數(shù)據(jù)信號: SxCLK，SxRXD，SxRXM，SxRXP，SxTXM，SxTXME，SxTXP，SxTXPE/SxOE。SETDES1與管腳E復(fù)用，SERDES2與管腳F復(fù)用，SxOE與SxTXPE復(fù)用。在實(shí)現(xiàn)不同的協(xié)議時(shí)，所需的信號也不同，并不是所有的信號都要用到。具體的使用情況見表1。
   
　　線性反饋移位寄存器能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信中常用的一些算法，如 CRC校驗(yàn)、加密/解密、HASH算法等。其結(jié)構(gòu)也能通過編程重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足Bluetooth，Ethernet，Homeplug，HomePNA，HomeRFI，EEE80211，USB等通信協(xié)議中用到的各種算法。
　　2SDK及軟件模塊:
   
　　ip2022以軟件模塊（ipModules）形式實(shí)現(xiàn)外設(shè)通信和控制功能，比傳統(tǒng)硬件具有更大的系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性。該軟件模塊加上緩沖器管理技術(shù)所編寫的代碼，其大小只是用Linux實(shí)現(xiàn)的20%。ip2022還提供有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，并具有一系列完整的端到端連通方案所必須的附加軟件。SDK軟件包便于開發(fā)者用ip2022網(wǎng)絡(luò)處理器設(shè)計(jì)嵌入式Internet應(yīng)用。他包含了很多通用連接應(yīng)用軟件，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、以太網(wǎng)、文件管理及flash更新。高度集成的模塊及高效設(shè)計(jì)使ipModules代碼小、強(qiáng)健、可配置、可擴(kuò)展。開發(fā)者也可按照指導(dǎo)方案利用API庫增加自己的程序模塊。SDK包含的ipModule主要有：ipOS，ipStack，ipWeb，ipEthernet，ipSPI，ipFile等。

　　(1)ipOS操作系統(tǒng)模塊
   
　　ipOS是Ubicom自己開發(fā)的操作系統(tǒng)，連同TCP/IP協(xié)議棧、Web服務(wù)器、FLASH文件、以太網(wǎng)控制器等軟件在內(nèi)，才占據(jù)41 K FLASH存儲(chǔ)器和2 K片上SRAM。而其他同類產(chǎn)品中，如NetSilicon的 NET+ARM，要大100多倍。即使是VxWorks，也有其10倍之多。ipOS操作系統(tǒng)可為單任務(wù)內(nèi)核，也可為帶任務(wù)管理器的多任務(wù)內(nèi)核，能保證系統(tǒng)正常工作并簡化調(diào)試。他支持實(shí)時(shí)調(diào)度，可以根據(jù)需要選用另一種供選擇的時(shí)序策略，采用同步機(jī)制滿足各種不同應(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理。
   
　　ipOS模塊支持其他ipModule及開發(fā)應(yīng)用程序支持8位到32位體系結(jié)構(gòu)，開發(fā)者可根據(jù)自身需要進(jìn)行選擇。不需要的功能可從終執(zhí)行軟件中刪去。
   
　　(2)ipStack協(xié)議棧模塊
   
　　ipStack 模塊是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議棧，他提供直接Internet尋址功能。設(shè)計(jì)者不需使用外部物理接口芯片或PC網(wǎng)關(guān)就能設(shè)計(jì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該模塊可加載在ip2022網(wǎng)絡(luò)處理器的片上FLASH程序存儲(chǔ)器。FLASH存儲(chǔ)器和軟件協(xié)議棧相結(jié)合，極大地縮短了開發(fā)時(shí)間。
   
　　ipStack提供了ipv4網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在協(xié)議棧的上層可實(shí)現(xiàn)高層服務(wù)，如HTTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和SNMP網(wǎng)絡(luò)管理代理。ipStack提供如下RFC協(xié)議：


   
　　(3)ipEthernet以太網(wǎng)模塊
   
　　ipEthernet模塊完全實(shí)現(xiàn)了10BASET(IEEE802.3)以太網(wǎng)物理層接口，包括MAC和PHY功能。這樣，只須使用一個(gè)ip2022和少量的外部電路就能實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備接入Internet。將ipEthernet和ipStack結(jié)合起來，就能實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)TCP/IP節(jié)點(diǎn)，真正解決了單片以太網(wǎng)連接方案。
   
　　(4)ipWeb網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器模塊
   
　　ipWeb模塊實(shí)現(xiàn)了HTTP和Web服務(wù)器。能和Flash文件模塊結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)與Web瀏覽器的交互通信，支持GET，POST，HEAD請求方式。
 
　　(5)ipIO輸入輸出模塊
   
　　ipIO模塊提供了物理接口，如 UARTs，LCD 驅(qū)動(dòng)，SPI and I2C。其以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序包括RTL8019、3c509 and ne2000。
　　3開發(fā)工具
   
　　在ipModule軟件開發(fā)工具組件主要包括Ubicom集成IDE、GNUPro工具系列和Ubicom配置工具。Ubicom集成IDE提供了直觀的用戶界面。包括編輯器、項(xiàng)目管理器、設(shè)備調(diào)試器及ipModule軟件包的配置工具，便于開發(fā)者編寫代碼，調(diào)試程序。他也具有其他特征，如版本控制、HTML文檔顯示。能運(yùn)行在Windows 98/NT/Me/2000操作系統(tǒng)下。IDE和GNUPro工具緊密結(jié)合，GNUPro工具包括優(yōu)化C編輯器、匯編程序、鏈接器、GNU調(diào)試器和仿真器。
   
　　ip2022網(wǎng)絡(luò)處理器主要是通過SDK的軟件模塊和開發(fā)者編寫的代碼來進(jìn)行配置。為便于開發(fā)，Ubicom提供了配置工具。他使得開發(fā)者能選擇合適的ipModule，并對模塊進(jìn)行設(shè)定，確定各模塊之間的關(guān)系，自動(dòng)鏈接到目標(biāo)代碼。
　　4應(yīng)用情況
   
　　ip2022通信產(chǎn)品以評估套件的形式提供給用戶，主要有2種基本形式：基于以太網(wǎng)協(xié)議的堆棧套件和基于Internet的堆棧套件。 他們均按通信控制器要求配置，方便用戶接入以太網(wǎng)和Internet。
   
　　以太網(wǎng)協(xié)議棧支持ARP，DHCP，IP，ICMP，TCP，UDP，HTTP，STMP協(xié)議，其套件包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和電子郵件應(yīng)用，使之能實(shí)現(xiàn)HTTP和SMTP應(yīng)用協(xié)議；Internet協(xié)議棧支持PPP，TCP/IP，HTTP，STMP，POP3等協(xié)議，其套件提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，能實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)瀏覽器之間的通信，還提供了在應(yīng)用層的STMP和POP3協(xié)議的電子郵件應(yīng)用。
　　5未來展望
   
　　ip2022是ip2000系列網(wǎng)絡(luò)處理器芯片的第1款，為網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。他速度高、可達(dá)120 MIPS，能實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作，即在完成數(shù)據(jù)采集或控制的同時(shí)把數(shù)據(jù)打包發(fā)送到Internet。用軟件來實(shí)現(xiàn)各種協(xié)議處理，便于將來在不改變硬件的情況下，只須改變內(nèi)置程序即可升級整個(gè)系統(tǒng)的功能。此外，還提供了評估套件和各種軟件模塊，縮短了開發(fā)時(shí)間。因此，ip2022具有廣闊的應(yīng)用前景。

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