Stare metodologie stosowane w aplikacjach wbudowanych nie znajdują już zastosowania
Bądź przygotowany, aby podnieść poziom swych umiejętności projektanckich podczas tworzenia małych wbudowanych aplikacji sieciowych. Jeśli szukasz małego rozmiaru i wydajności, wtedy stare metody już się nie sprawdzają. Do niedawna nie można było nawet pomyśleć o upchaniu całego PC na komputerze jednopłytkowym ani o użyciu standardowych interfejsów Ethernet na magistrali PCI do połączenia z siecią. Mógłbyś ewentualnie uznać bez wahania 32 bitowy mikrokontroler (MCU) ze zintegrowanym Ethernet MAC, który wymaga kilka megabajtów RAMu i pamięci Flash, za zdolny do uruchomienia systemu operacyjnego czasu rzeczywistego.
“zapewnij bezpieczeństwo sieci poprzez przechowywanie danych za zaporą sieciową typu firewall”
Teraz wyobraź sobie, w jaki sposób obsługiwałbyś wbudowane aplikacje sieciowe, które są coraz mniejsze, aż do tego stopnia, że stają się tak mało kosztowne, energooszczędne, tak tanie i proste, że cały nowy świat aplikacji stoi przed nimi otworem. A teraz pomyśl o zwykłych aplikacjach wbudowanych, które mogłyby wykorzystać wszechobecny szkielet Ethernet w nowych budynkach przemysłowych i biurowcach. Prawdopodobnie nie przyszłoby ci do głowy, aby poddać je kontroli sieci Ethernet. Na przykład takie zastosowania, jak detektory ognia i dymu podłączone do sieci budynku, odrębne wyłączniki światła i żarówki sterowane sieciowo, regulatory światła, rolety i wentylatory sterowane sieciowo, oraz światła awaryjne przekazujące informacje przez sieć.
Aby umożliwić ten punktowy poziom kontroli i udostępnić te innowacyjne aplikacje (i wiele innych, których dziś nie możemy sobie nawet wyobrazić), jako projektanci musimy myśleć naprawdę w małych kategoriach. Trzeba spojrzeć na niskie koszty i kontrolery LPC sieci Ethernet o małej liczbie pinów (do 28 pinów) niezależne od magistrali PC (ISA, PCI i innych) poprzez zamienne stosowanie prostych interfejsów SPI. Abyście mogli jeszcze bardziej uprościć projekty, potrzebne są wam 8 bitowe mikrokontrolery MCU, które zamiast megabajtów wymagają jedynie paru kilobajtów kodu, aby uruchomić zbiór protokołów TCP/IP.
Można również uprościć projekty Ethernet poprzez wykorzystanie techniki Zasilania przez Ethernet (PoE), co pozwala dalej obniżać koszty i zmniejszać wymiary. Jeżeli ma się technikę PoE, nie potrzeba źródła energii ani gniazda zasilania – wystarczy przewód CAT5. Oprogramowanie, które będzie obsługiwało te aplikacje możesz jeszcze bardziej „upchać”, jeśli uświadomisz sobie, że może nie być konieczny cały zestaw TCP/IP.
Jest jednak kilka obaw dotyczących instalacji w tych wbudowanych aplikacjach protokołu Ethernet. Zacznijmy od przepustowości – do obsługi tych aplikacji może być niezbędna prędkość 10 Mb/s. Można zapewnić bezpieczeństwo sieci poprzez zwyczajne przechowywanie danych w zaporze (firewall) lub – jeśli wymagane jest ścisłe szyfrowanie danych – można skorzystać z algorytmów AES (Zaawansowany Standard Szyfrowania) lub potrójnego DES (Standard Szyfrowania Danych) na 8 bitowym mikrokontrolerze MCU.
Nie chodzi tylko o zmniejszenie obwodu drukowanego, chodzi o ponowne gruntowne przemyślenie wbudowanego projektu sieciowego. Aby rozwiązać problem trzeba dostosować narzędzie do potrzeb i wymogów rynku. Ostatecznym sędzią w przypadku aplikacji wbudowanych są… koszty. Z technicznego punktu widzenia można wiele osiągnąć, ale trzeba dokonać rachunku zysków i strat.
Jeśli faktycznie docenia się korzyści sieci Ethernet ze względu na jej wzajemne oddziaływania i wszechobecną dostępność, odpowiednim rozwiązaniem może być… rozwiązanie jednobajtowe.
Lucio Di Jasio jest kierownikiem działu aplikacji
firmy Microchip Technology Inc.
Autor: Lucio Di Jasio, kierownik działu aplikacji
MICROCHIP TECHNOLOGY INC.
