當前行業內有一種普遍共識：在未來幾年內，越來越多的互聯網設備將不再以電腦為主導，而會以嵌入式產品的形式出現，也就是我們稱之為的“嵌入式互聯網設備”。事實上，從網絡視頻監控系統、智能家庭遠程控制到智能電視機頂盒、互聯網電視以及數以百萬輛擁有互聯網接入能力的汽車，嵌入式互聯網設備正逐漸從工業級應用滲透到普通消費者的日常生活中。作為嵌入式系統的主體，嵌入式硬件處理平臺是否在未來幾年內會以多內核架構為主，目前業界仍存在討論；但是從功能性出發，毫無疑問，借助IBM智慧地球戰略的全球影響力，在2011年，我們將看到更多具有聯網能力的嵌入式處理器產品。

　　集成以太網MAC或硬件TCP/IP協議棧

　　對于設計人員來說，將其嵌入式設備連入互聯網的傳統方法，是選用一款MCU和一個以太網MAC。以往的MCU產品中很少內置IP和以太網接口，設計人員首先需要一個jack(插孔)，將以太網信號轉換成MCU可讀取信號；然后，需要TCP/IP協議棧，在其上運行DHCP、DNS和任何想要使用的其他協議。TCP/IP協議棧通常由C語言編寫并移植到MCU內。在實際設計中，選用哪種MCU對設計結果并無太大影響。如果所選用的是帶Linux的ARM那么強大的MCU，那么在開發產品的時候就會非常簡單?；蛘?，設計人員還可以選擇功能沒有那么強大，但是價格更為便宜的AVR或者是PIC。

　　然而，利用軟件實現整個TCP/IP協議棧是一項復雜的工作。針對于此，設計人員可以選用適合的硬件TCP/IP協議棧產品，如韓國微知網絡(WIZnet)公司的固件網絡芯片W5100。該產品集TCP/IP協議棧、以太網MAC和PHY為一體。Lantronix也提供類似的模塊，功能更為強大且更簡單易用，但是價格也更高。

　　事實上，一直以來市場上用于嵌入式控制的以太網接口器件都非常稀少，而且這些器件大都是為PC應用而定制。為了形成更加緊湊的解決方案，現在越來越多的MCU制造商，開始把MAC部件集成到標準的8位或16位MCU架構中，甚至有些廠商將硬件TCP/IP協議棧與單片機相結合。

　　Microchip很早就提供專為嵌入式控制市場設計的10Mbps以太網解決方案，而現在，更有集成10/100 MAC的PIC32單片機、集成MAC / PHY的PIC18單片機、獨立的以太網器件以及免費的TCP-IP軟件棧。Microchip的PIC18是一款使用非常廣泛的以太網MCU產品，只需添加一個magjack并從Microchip網站下載TCP/IP協議棧即可執行工作。

　　ST最近也增強了其基于ARM Cortex的STM32產品線，加入了片上以太網功能(STM32F107系列增加了一個10/100以太網MAC)，以完整的硬件支持IEEE1588精確時間協議，使設計人員能夠為實時應用開發以太網連接功能。

　　而我們在文章中最先提到的專注于以太網系列產品的WIZnet公司，新近在W5100全硬件網絡芯片功能的延伸和升級上，推出了結合主控芯片的W7100，集成了8051標準單片機和全硬件解碼TCP/IP以太網協議棧。

　　事實證明，雖然以太網是網絡和系統-系統協議，但它已經為其它應用所采用，包括背板。因為具有很高的靈活性、可靠性和性能，不但MCU供應商正在積極布局相關產品，其也是FPGA內的常見協議選擇。

　　Altera公司結合其最新一代高端器件推出的全新嵌入式開發系統CvcloneII，就在其中集成了完整的千兆以太網硬核，其中包括MAC模塊以及可選擇的物理層PCS模塊和PMA模塊，MAC模塊支持l0/100/1000 Mbps。

　　Xilinx則提供面向低成本10/100以太網應用的Spartan-3和面向多端口千兆位級以太網應用的Virtex-5 FPGA。Virtex-5 FPGA利用65-nm工藝技術制造，整合了4個三態以太網MAC硬模塊，支持各種PHY 接口，從采用SelectIO技術的MII到采用GTP收發器的SGMII。

　　集成Zigbee等無線功能

　　“物聯網(Internet Of Things, IOT)與智慧地球不是概念炒作，是互聯網與嵌入式系統在高級階段的融合。”北京航空航天大學何立民教授在近日于深圳舉行的“MCU技術創新與嵌入式應用大會”中特別指出。

　　智能傳感器網絡與控制是物聯網發展與獲得市場廣泛認可的主要推動因素。Microchip的Jason Tollefson對此表示：“我們看到了從工業和智能能源應用中發展起來的物聯網。更多機器到機器(M2M)的通信會轉為使用互聯網，而且消費者需要能夠通過智能電話監視和控制的產品。”

　　智能電網在物聯網中的角色至關重要，愛特梅爾公司戰略營銷經理Pierre Roux認為：“在互聯網向嵌入式領域滲透的過程中，移動互聯網設備，比如智能手機和更時髦的平板電腦，顯然起著舉足輕重的作用。不過，如果我們把物聯網看作是物體間相互通信的互聯網，那么智能電網應該被視為向智能電器、智能家庭和電動汽車轉換的主要使能者。”

　　“事實上，我們甚至可以說，若智能電網沒有就緒，上面提到的轉向根本沒有意義。”Pierre Roux強調道。

　　無線技術是構建物聯網最主要的方式之一，大量傳感器或者傳感網通過無線的方式來感知外界、采集信息。因此，眾多無線技術聯盟組織正積極投身物聯網陣營。未來的嵌入式平臺，該如何對各種無線技術進行強有力的支持，也是各大處理器供應商在進行產品規劃時所關注的重點

　　各大聯盟在智能電網的標準與應用領域，競爭尤為激烈。目前，ZigBee、RFID等傳統傳感器技術已然占得先機；Wi-Fi、Bluetooth等技術也正在積極參與。在家庭無線網絡領域的采用方面，當前802.15.4和802.11居于領先地位，其中802.15.4和其即將推出并支持物聯網的ZigBee Smart Energy 2.0堆棧稍勝一籌。

　　據Pierre Roux介紹，目前已批準及開發中的ZigBee應用規范包括：家庭自動化(Home Automation)，提高家庭的安全性、可靠性、可控制性以及便利性；樓宇自動化(Building Automatio)，提高樓宇在出入、安全和HVAC等控制方面的靈活性和智能性；智能能源，包括需求響應，電表凈計量；RF4CE，如遙控(消費電子設備的先進遙控)及用于電信、醫療保健和零售應用的其它規范。

　　MCU廠商的Zigbee實現方案主要分為三類：(1)MCU和RF收發器分離的雙芯片方案，ZigBee協議棧在MCU上運行；(2)集成RF和MCU的單芯片方案；(3)ZigBee協處理器和MCU的雙芯片方案。

　　雖然三種方案各有優勢，但單芯片方案顯然是當前主要廠商的主推方案，也是重要的發展趨勢。在主要的Zigbee芯片提供商中，德州儀器(TI)的Zigbee產品線覆蓋了以上三種方案；飛思卡爾、Ember、Jennic等則都可以提供單芯片方案。

　　例如飛思卡爾最新的MC1323x系列，內含一個8位HCS08微控制器以及一個完全符合IEEE 802.15.4的收發器。除了RF監測和監控以外，這套新的系列器件還將允許消費者直接支持和使用傳統紅外線(IR)功能和器件。

　　而過去一貫提供MCU+RF雙芯片方案的愛特梅爾，近來也開始推出包括兼容IEEE 802.15.4和ZigBee標準的低成本、低功耗、低數據率MCU無線控制器件。其最新推出的AVR無線MCU ATmega128RFA1符合IEEE 802.15.4標準，集成了愛特梅爾基于AVR增強特性RISC架構的CMOS 8位MCU以及2.4GHz ISM頻段的高數據速率收發器。該器件的吞吐量達到1MIPS/MHz，無線電收發器的數據數據速率從250kbps到高達2Mbps。

　　對于互聯產品的設計人員來說，當前的主要技術挑戰其實是不同網絡之間，即傳感器網絡、智能電網和個域網之間的互操作性難題。隨著全球各地紛紛推出不同的標準(比如無線 m-bus、Zigbee、WiMax、WiFi、WiBro等等)，維持這種互操作性的難度也在不斷增加。在中國，這類標準還有待定義，智能電表的部署尚依賴于470MHz RF技術。