徐殿国 张东来

     来源：《电子技术应用》

     摘要：以分析和实验为基础，研究了嵌入式tcp/ip协议栈sx-stack的结构及运行原理，提出了使用sx-stack构造单芯片嵌入式网络服务器，将信息家电接入internet的新方案。该服务器组成、构造方法和工作原理，并比较现有的使用pc/网关设备的接入方案，分析了该方案的优点。单芯片嵌入式网络服务器中sx-stack与用户应用程序的接口方法，用户登录软件及信息家电监测软件的设计方法。

     关键词：嵌入式tcp/ip

     单芯片 嵌入式网络服务器 信息家电 internet

     sx52bd是ubicom公司推出的risc结构的8位高性能cmos微处理器，可以进行高速运算、灵活的i/o口控制和高效的数据操作。sx52bd具有4kb的ee/flash

     rom的262字节的sram。与现有8位微处理器相比，其运算速率可达50misp，加上优化的多数为单时钟周期的指令集，sx52bd吞吐量大为提高。sx52bd比常规mcu快20倍的运算速度、可靠的性能可重复编程的结构，使得精简的tcp/ip能够在其中可靠运行。

     sx-stack运行在以sx52bd为基础的硬件平台上，是一组可配置的多种internet协议的组合。这些协议按照分层协议栈的方式精心组织，包括应用层的http、dhcp、smtp，传输层的tcp、udp，网络层的ip/icmp、arp，通过链路层和物理层（如ethernet）进行internet数据的交互。sx-stack的结构如图1所示。sx-stack利用sx52bd的高速处理能力，按每次1字节的方式处理tcp/ip数据包。这样，避免了在有限数量的ram中缓存大量数据，使得控制器可以处理比其内部ram总线更多的数据包。

     利用嵌入的sx-stack，webserver能够通过hypertext

     transfer protocol(http)与任何浏览器通讯，能够提供各种类型的资源，如html、图片、pdf文件等。这些资源使用一种特殊的文件系统uri，被存放在容量为32kb的外部eeprom中。这种文件系统可包含任意多的目录，对url的长度也没有限制。

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     信息家电单芯片服务器方案的提出

     从信息家电的远程在线访问的角度考虑，对信息家电监测和控制时存在两种情况：（1）远程访问时，信息家电的通信数据量不大，56kbps的通信速率即可满足要求；（2）信息家电对时实性的要求不高，其时延可以在1秒以上。所以，sx-stack提供的功能和sx52bd的处理速率能够满足上述条件下信息家电对入internet微处理器的要求。

     在这种情况下，构造了家电网络服务器xwebserver,其结构如图2所示。xwebserver主要由三部分组成，即sx52bd微处理器、rtl8019as以太网控制器、24lc256（e2prom）。在sx52bd中运行用户程序和sx-stack；在e2pro模块存放xwebserver的各种web资源；rtl9019as是ethernet控制器，负责sx52bd和ethernet的数据传递。在家电已具备spi（serial

     peripheral interface）接口的条件下，使用家庭自动化总线hab（home

     automation bus）作为xwebserver与家电的接口，在hab上使用的通信协议为自主开发的简单家庭网络协议shnp（simple

     home networks protocol）。

     图3是使用xwebserver的接入方法与常规接入方法的比较。使用xwebserver的接入方案省却了pc机或网关设备，在数据量不大的情况下，安全可以取代pc或网关设备。家电通过spi接口与xwebserver连接，经由ethernet接入住宅小区的信息服务中心。通过xwebserver家电具备了连接internet的能力。

     用户自己开发的服务器应用程序需要放在应用层上才能运行。服务器应用程序是靠位于传输层tcp的application

     program interface(api)来与下面各层进行数据交换的。在sx-stack中存在若干个实质为子程序模块的api函数，应用程序必须通过这些函数将数据组合成符合tcp/ip格式的数据包。为了提供给用户登