作者：廣東工業大學 張瑩 章云
嵌入式網關是基于Internet技術的分布式設備網絡平臺的關鍵。它提供一個不同協議網絡通信系統(如RS232接口、RS485接口、RF接口等)和以太網甚至是萬維網的連接。嵌入式網關提供嵌入式Web服務器以及對各種接口的連接方法。嵌入式Web服務器也是專門為嵌入式設備而設計的一種小巧精悍的Web服務器，能夠運行于嵌入式TCP／IP協議棧上，并能夠提供幾乎所有的傳統Web服務器所能夠提供的功能。

1  利用嵌入式網關的工廠管理方案
工廠內部利用4 8 5線或者以太網來傳遞指令，并且可以采用2種方法對監控對象故障發送報警信息：用標準的MODEM命令發送GSM短消息或通過SMTP客戶端發電子郵件。萬維網與控制網的交互是借助于嵌入式網關進行的。當控制終端通過萬維網向作為智能節點的現場設備發送控制信息時，它首先基于TCP／IP協議將信息發送給網關，再由網關根據現場設備總線采用相應的TCP／IP協議、RS485協議、RS232協議發送給相應的現場設備。反過來也是這樣，嵌入式網關主要負責現場協議間的相互轉化，通過嵌入式網關解決了不同協議標準的系統集成問題，如圖1所示。

2  硬件子系統
Jupiter是韓國ADC公司生產的32位高速雙以太網處理器，是一款低成本、高性能、建立在以太網系統基礎之上的高性能價格比的處理器。該芯片內含2個10／1 00Mb／s自適應以太網接口，廣泛應用于集線器和路由器的設計，其最大優點類似于ARM內核的內建32位EISC處理器，支持uClinux操作系統，是當今市場EISC系列的一個代表產品。Jupiter(EISC結構)與CISC芯片相比具有優化嵌入式應用專長、代碼優化，而芯片結構外平相當。Jupiter指令的易操作性使得硬件功能實現變得更簡單。
Jupiter處理器工作頻率50MHz，采用16位單周期指令集，運算速度快；內含4K Cache、2個10／100Mb/s自適應雙以太網控制器、最大支持640×480的彩色STNLCD控制器、2個串行的UART、2個DMA、串行SIO控制器、4個3 2位定時器及可編程I／O口、1個中斷控制器、DRAM控制器、ROM／SRAM控制器；芯片系統管理器還包括內部3 2位總線的仲裁器和擴展存儲器控制器；有8個3 2MB存儲器空間可供用戶擴展；處理器內建DHCP Client(含PPPoE、Proxy、DNS)及DHCP Server兩項功能，可廣泛應用于IP共享器、Sohu網關、工業現場Web服務器和瀏覽器、家庭網關、ADSL、工控網絡控制器等。
韓國ADC公司的Jupiter芯片與其他公司的比較如表1所示。 

3  軟件結構
傳統的嵌入式開發所針對的是一些相對簡單的應用。通常只有一個簡單(或固定的幾個)的應用運行，實現的任務簡單，并且是針對具體應用的，所以不需要復雜的任務管理、調度機制。從工程設計夠用就行的角度看，使用簡單的方法燒寫ROM，系統啟動后直接執行該程序就可以了，根本不需要操作系統參與，開發人員能夠了解所有應用啟動，資源管理細節，并能夠管理它們。 嵌入式網關根本作用是把嵌入式設備同現有的以太網絡連接起來，但又在很大程度上保持原有嵌入式網絡的各自功能，所以網關必須具有解析多種協議的能力。對于這種較為復雜的應用，傳統嵌入式設計的方法已經無法滿足要求，必須尋求操作系統以應付多任務和復雜任務的處理。
uCliux是Linux操作系統的一種，是由Linux2.0內核發展來的，是專為沒有MMU的微處理器設計的嵌入式Linux操作系統。因為大多數內核源代碼都被重寫，uClinux的內核要比原Linux2.0內核小的多，但保留了Linux 操作系統的主要優點:穩定性，優異的網絡能力以及優秀的文件系統支持.uClinux中u表示Micr0，小的意思，C表示Cntrol，控制的意思，所以uClinux就是MicrO-C0ntroller-Linux，字面上的理解就是“針對微控制領域而設計的Linux系統”。
uClinux可以通過定制使內棱小型化，還可以加上GUI(圖形用戶界面)和定制應用程序，并將其放在ROM、RAM、Flash或Disk On Chip中啟動。由于嵌入式uClinux操作系統的內核定制高度靈活性，開發者可以很容易地對其進行按需配置，來滿足實際應用需要。又由于uClinux是源代碼公開的，因此開發人員只要了解內核原理就可以自己開發各類驅動程序。
Jupiter芯片是沒有內存管理單元(MMU)的處理器,而uClinux很好地解決了沒有MMU內存管理問題，采用存儲器的分頁管理．系統在啟動時把實際存儲器進行分頁。系統對于內存的訪問是直接的(它對地址的訪問不需要經過MMU，而是直接送到地址線上輸出)，所有程序中訪問的地址都是實際的物理地址。操作系統對內存空間沒有保護(這實際上是很多嵌入式系統的特點),各個進程實際上共享一個運行空間(沒有獨立的地址轉換表)。

4  網關的uCIinux的開發
Jupiter已向用戶免費提供了uCinux操作系統源代碼及其相關參考通信類源程序。開發板利用串行口與PC機串行口相連接，利用Cy