办公自动化杂志
一、引言
随着计算机技术、通信技术、工业控制技术和电子技术的发
展，家用电器的智能化和网络化开始成为人们关注的热点。网络
家电是家庭网络化的基础，也是住宅智能化的关键。网络家电要
进入普通百姓家庭，就必须加快研究新的网络家电实现技术，开
发出低成本、易使用的网络家电。所谓网络家电，也称信息家电，
是指将微型计算机和通讯技术融入到传统的家用电器中，使之智
能化并具有网络终端的功能，可以随时随地的获取与处理信息。
网络家电的重要特征是可以通过互联网双向传递数字信息，因
此它是网络上的家电，而不是PC的外设。网络家电应具有一定
的智能，并且支持某种统一的、标准的通信协议，能够互相访问。
本文设计了基于IPv6技术的家电网络控制电路，该电路可
以完成在局域网以及广域网下的数据传输任务。系统的处理器
采用片内具有IPv4/6双协议栈的网络控制器，该控制器的应用
可提高网络家电的控制性能、简化了系统电路结构、缩小了软件
复杂程度；利用以LXT972alc为代表的各种集成电路器件，简化
了网络控制电路的硬件设计；运用与IPv6技术相关的套接口技
术、WEB技术等网络编程方法向冰箱、风扇、浇花器、空调传输
远程PC机发来的网络控制数据，解决了网络数据传输的问题；
组建包括家用电器和计算机的小型IPv6试验网络，使用这个网
络可以测试网络家用电器的工作指标和性能，并且能够使家用
电器间相互访问，控制对方工作，实现家用电器智能化。
二、IPv6家电的特点
利用IPv6技术，实现网络家电的互联，可以满足家用电器
网络化的要求。
1、地址空间充足
IPv6有128位。而IPv4的地址长度只有32位，所以基于
IPv6网络的IP地址可以保证每个用户分配地址的惟一性。因此
在基于IPv6的家庭网络中可以为网络中的每一台家电分配一个
或几个惟一的IP地址。这样就解决了地址空间不足的问题。
2、地址和服务的自动配置能力强
IPv6协议具有非常强大的自动配置能力。IPv6的自动配置
能力使得在家庭网络中增添支持网络功能的家电设备时几乎不
需要用户做任何配置，这是由于家电设备可以从路由器收到地址
配置前缀。根据这些配置信息，家电设备就可以结合本地地址完
成自身的IP地址等信息的配置。这使得用户可以很轻松地在其
家庭网络中引入新的家电设备，而不需要手动修改地址的配置。
IPv6指定了link-local地址、site-local地址和全局地址等三
种地址。家庭网络中的家电设备不需要任何用户的参与就可以
自动配置这三种地址。Link-local地址（fe80：：interfaceID）只在
链路范围内有效，Site-local地址（fec0：：interfaceID）只在家庭网
络内部有效，而全局地址（子网前缀：interfaceID）则在家庭网络
的内部和外部都有效。控制家庭网络的路由器在家庭网络中发
送路由器通告消息，家庭网络中的家电设备基于这些消息自动
地配置全球惟一的可路由的IP地址。
3、更加安全
IPv6设计时已经内嵌了针对安全性的部分，协议中设计有
专用的安全部分，网络设备可用此检查用户接入是否非法，也可
以用于检查源地址和实际地址是否一致。另外，IPSec是专门为
IPv6设计的安全性协议，从而保证只有可信赖的用户可以向家
庭网络中的设备传输数据或发送指令。
基于IPv6技术的网络家电控制电路设计
赵 鹏 毕立恒
（黄河水利职业技术学院自动化工程系 开封 475004）
摘 要 随着信息技术的发展，计算机网络越来越深入平时的生产生活中，家用电器网络化已经成为一种发展趋势。本文实现一
种基于IPv6技术的家电网络控制电路的硬件设计。应用该方法设计的家电系统在智能化及网络化具有较好性能。
关键词 IPv6 网络处理器 网络家电
中图分类号 TP368 文献标识码 A 文章编号 120905-6237
ADesign ofControlledCircuitforNetworkApplianceBasedonIPv6
Zhao Peng Bi Liheng
（Department of Robotizated Engineering，
Yellow River Vocational Technic Institute Kaifeng 475004）
Abstract ’s lifewiththestep
of the Information times. This thesis bringes a design method of hardware and software for network appliance based on
,networkized.
Keywords IPv6 Networkappliance Networkcontroller
2012年9月 科技 教育
Sci.&Tech Educaiton 总第238期
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4、支持移动性
要使家庭网络用户出门在外的时候仍然可以对家庭网络进
行访问，对移动性的支持就非常关键。这将容许出门在外的家庭
网络用户能够通GSM、CDMA、、WINMAX等无线访问家
庭网络中的资源并能对家中的电器设备进行远程操纵。
三、网络家电控制电路的组成
网络家电控制电路主要包括CPU模块、存储器模块、PHY
模块、串行口模块、电源模块5个部分。，控制电路原理框图如图
1所示。
图 1 网络家电控制电路框图
1、CPU模块
CPU 模块主要由 DS80C400 和实时时钟电路组成。
DS80C400网络微控制器是目前集成度最高的8051器件。集成
外设包括10/100M以太网MAC、三个串行端口、一个
控制器、1-WireR主机和64个I/O引脚。为了便于访问网络，在
ROM中提供了一个完整的、可被应用访问的TCPIPv4/6网络栈
和OS。网栈支持最多32个并发的TCP连接，并且能够通过以太
网MAC提供高达5Mbps的吞吐率。最高达75MHz的系统时钟
频率使最短指令周期仅有54ns。24位寻址方式简化了对于大容
量程序或数据存储器的访问，支持高达16MB的连续存储空间。
2、存储模块
所实现的网络控制电路具有 1M SDRAM 以及 2M FLASH
ROM。其中，FlashRom用来存储TINI的运行环境程序以及应用
程序。1MSDRAM用来作为堆（Heap）和文件系统的存储器，文
件系统同样可以包含用户应用程序，也可以存放客户端的
HTML网页以及JAVAapplet。DSBOC400片选信号CEO，CE1
控制SDRAM的读取，每个SDRAM的容量最大可以到2M，设计
中采用了2个512K的SDRAM，并加入了电池保护电路，即在
系统掉电之后，由板载电池对SDRAM内的数据进行保持，防止
数据丢失。这样，对系统的配置参数也可以存放在SDRAM上。
CE2 控制 2M FLASH ROM 的读取，在需要时，可以使用
CE3-CE7片选完成存储器空间的扩展。
片外程序存储器在设计中采用的是AMD公司的闪存芯片
AM29LV017D，用来存储TINI的运行环境程序以及应用程序。
它最大访问时间为70ns，容量2M×8bit，40-pinTSOP封装。芯
片具有较低的功耗，读电流 9mA，写电流 15mA，Standby 时
200nA。高5位地址线（A20-A16）作为扇区选择线，内部分为32
个64KB的扇区，每个块可以被单独地擦除，也可以擦除某些扇
区的组合或对擦除整个芯片。可以通过硬件锁定特定的扇区，以
避免对锁定扇区的意外编程和擦除，并且能在电压过低或不稳
定时禁止编程。内嵌的擦除算法自动对指定的扇区或整个芯片
进行预编程和擦除，内嵌的编程算法自动对指定地址进行写入
和验证，还可以通过软件方法来查询编程和擦除是否完成，然后
进行读出数据或接受其它的命令。在擦除时可以使擦除操作暂
停，以访问其它扇区。在不执行读写操作时，可以通过命令将它
置入Standby模式，降低功耗。CE2控制2MBFlash的读取，在
需要时，可以使用CE3～CE7片选完成存储器空间的扩展。
3、串行口模块
串行口模块的功能主要包括两点：
首先在程序调试时，它可以和计算机通信，实时反映处理其
中寄存器和内存的现状，另外非常重要的一点在于，它便于实现
了家电之间相互访问，如果两个家电要相互访问，通过串口接入
计算机，利用TINI的交互工作环境SLUSH可以非常便捷的实
现FTP、TELNET、TCP通信。
本网络控制电路提供了两个串行口使用，一个用于从计算
机下载程序通信或者与家电互联使用，一个用于调试程序。
DS80C400内部集成了三个全双工串口，即串口0，1，2，和
外部RS-232设备接口时，为了实现电平匹配，需要外接收发
器，负责将单片机输入 / 输出端口的 TTL 电平转换为符合
RS-232标准的电平。在设计中采用的收发器是MAXIM公司的
MAX560CAI，28-pin SOP 封 装 ， 供 电 电 压 +， 符 合
EIA/TIA-562 标准，具有 4 个发送端、5 个接收端，确保和
RS-232接口的互操作性。在设计中使用了DS80C400的串口0
和串口2。串口0只有接收和发送线，作为数据通信设备DCE，
用来和开发主机进行通信，完成应用程序的下载和对系统参数
进行设定，串口0的外部接口为DB9/F。其中串口2具有硬件控
制线比如RTS、CTS、DTR、DCD，作为数据终端 DTE 使用，在通
信中可以采用硬件流控制，外部的接口为DB9/M。
4、电源模块
整个电路需要三种电源：5V、、电压，系统电源供
电5V，经过MAX1692内部电压变换后转换后变成 ，再经
MAX1792内部电压变换后换为DS80C400内核工作需要的
电压。
四、结束语
通过以上的各个模块的设计，实现了基于网络微控制器
DS80C400为主控器的网络家电控制电路。基于该电路的控制软件
将包括包括初始化、参数设置、web编程、串口通信四个部分。
参考文献
[1]陈 萍.基于IPv6的信息家电应用，北京大学信息中心，
CERNET第十一届学术年会.
[2]张 杰.基于IPv6的网络家电远程控制系统的设计与实
现，微计算机信息2006年31期.
[2]黄道颖.应用网关在网络家电控制系统中的应用与研究，
计算机工程与应用，2004年11期.
作者简介
赵 鹏（1984~），男，河南开封人，助教，从事高校电子信息
与通信技术教学与研究。
毕立恒（1973~），男，讲师，主要从事高校单片机技术教学与
研究。
总第238
2012年9月
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