在持續(xù)增長的電子設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能家居等新興應(yīng)用市場急需找到更加穩(wěn)定可靠的以太網(wǎng)解決方案，來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)功能。

軟件協(xié)議棧PK硬件協(xié)議棧

以往都是在用軟件來做協(xié)議棧，但是面向鏈接的TCP/IP協(xié)議是非常復(fù)雜的協(xié)議，需要非常強(qiáng)的可靠性，用軟件來實(shí)現(xiàn)確實(shí)要花很大功夫，很多電子學(xué)專業(yè)的學(xué)生和工程師也很難摸透那些協(xié)議。那想實(shí)現(xiàn)TCP/IP通信，但是又不會(huì)寫軟件協(xié)議棧要怎么辦呢？由此硬件TCP/IP協(xié)議芯片的出現(xiàn)自然就成為了我們更加理想的選擇，也就是說網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理全部由硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)。

很多人沒有接觸過硬件協(xié)議棧，不知道用硬件怎么去實(shí)現(xiàn)，也不了解有哪些公司在專注于這項(xiàng)技術(shù)。

在這里我為大家介紹下只要硬件就能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)議棧功能的WIZnet全硬件TCP/IP核心技術(shù)及相對于軟件協(xié)議棧而言，它獨(dú)有的技術(shù)性優(yōu)勢。

WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧

WIZnet核心技術(shù)就是全硬件TCP/IP協(xié)議棧。硬件協(xié)議棧獨(dú)立于MCU運(yùn)作，能夠負(fù)載所有TCP/IP協(xié)議棧的處理過程，并與嵌入式操作系統(tǒng)相兼容，更適合于無操作系統(tǒng)裝置。

詳細(xì)可查看【百度百科：全硬件TCP/IP協(xié)議棧】作為參考。

說到這里，有必要簡單講下協(xié)議棧。協(xié)議棧到底指什么，它的結(jié)構(gòu)如何？

協(xié)議棧是指網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的總和，其形象的反映了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中文件傳輸?shù)倪^程：由上層協(xié)議到底層協(xié)議，再由底層協(xié)議到上層協(xié)議。現(xiàn)在一般也用5層的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議泛指最廣泛的是英特網(wǎng)協(xié)議棧，由上到下的協(xié)議分別是：

l  應(yīng)用層（HTTP，F(xiàn)TP，TFTP，TELNET，DNS，EMAIL等）

l  運(yùn)輸層（TCP，UDP）

l  網(wǎng)絡(luò)層（IP）

l  鏈路層（WI-FI，以太網(wǎng)，令牌環(huán)等）

l  物理層（MAC）

傳統(tǒng)MCU實(shí)現(xiàn)Ethernet功能，需要外設(shè)物理層以太網(wǎng)控制芯片，片內(nèi)還需要再撰寫TCP/IP協(xié)議棧的上層協(xié)議命令。而WIZnet將MAC和PYH集成到一塊芯片里并加入了各種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。也就是說，全硬件TCP/IP協(xié)議棧芯片采用了“TCP/IP Offload Platform”技術(shù)，囊括了TCP/IP協(xié)議棧全部的四層結(jié)構(gòu)，因此WIZnet網(wǎng)絡(luò)芯片能夠獨(dú)立于MCU運(yùn)作，信息的進(jìn)棧/出棧，封包/解包等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理全部在全硬件TCP/IP網(wǎng)絡(luò)芯片中進(jìn)行。

如圖所示：

封包和解包的過程是怎樣的呢？

網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程就是封包和解包的過程。數(shù)據(jù)要在通訊系統(tǒng)中必須要先經(jīng)過某些處理，才能在網(wǎng)絡(luò)上依照某種通訊協(xié)議來傳送，這種過程就好像將包裹打包一樣，所以叫做封包。解包就是壓包的反過程，即將壓包文件還原成原來的文件。簡單講，封包就是一層一層的加幀頭，解包就是一層一層的將其剝落。

WIZnet核心技術(shù)的關(guān)鍵在于它就是完全用邏輯電路即硬件而不是操作系統(tǒng)來實(shí)行這種網(wǎng)絡(luò)封包解包的過程的。

以太網(wǎng)解決方案大對決

簡單了解了WIZnet核心技術(shù)之后讓我們來更加形象的對比一下傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案與WIZnet提出的方案有何大不同。

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)解決方案有諸多弊端，可列出以下幾項(xiàng)。

1. 需要OS 或者 軟件棧。

2. 如果現(xiàn)有的系統(tǒng)是使用低端單片機(jī),那么整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括主單片機(jī)都要更換,才能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。而事實(shí)證明，使用低端嵌入式系統(tǒng)的市場仍在持續(xù)增長。

3. 研發(fā)OS ,更換單片機(jī)和増加內(nèi)存都會(huì)導(dǎo)致成本增加。

4. 當(dāng)使用公開源代碼時(shí), 其穩(wěn)定性和技術(shù)支持是必須考慮的。

與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)解決方案相比，你會(huì)發(fā)現(xiàn)WIZnet核心技術(shù)提出的以太網(wǎng)解決方案會(huì)有更大的效率和可靠性。

1.       正因?yàn)閃IZnet硬件化TCP/IP協(xié)議棧芯片獨(dú)立于MCU運(yùn)作，卸載掉了MCU對于以太網(wǎng)龐大數(shù)據(jù)處理的負(fù)載，從而給用戶留出了更多可占用的資源，即使8位低端單片機(jī)也能達(dá)到數(shù)Mbps的數(shù)據(jù)吞吐率。而不占用MCU資源，保證了MCU保證高速穩(wěn)定的通信速率。

2. 軟件協(xié)議棧想要拓展以太網(wǎng)功能可能會(huì)面臨侵入病毒、甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓的隱患，而WIZnet硬件協(xié)議棧方面，由于TCP/IP在獨(dú)立于CPU運(yùn)行，因此網(wǎng)絡(luò)攻擊不會(huì)對MCU中的主程序產(chǎn)生影響，增加了MCU工作的安全性。

3. 硬件協(xié)議棧優(yōu)化了MCU的網(wǎng)絡(luò)功能，尤其對于不能支持OS的8 bit & 16 bit MCU的優(yōu)化提升無疑是革命性的。

4. 工程師不需深入了解TCP/IP協(xié)議，無需專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，如同控制外部存儲(chǔ)器一樣簡單。程序的燒制和移植比較方便，就簡單幾句程序化初始就可以了，這樣可以大大的縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。

5. 由于網(wǎng)絡(luò)部分相對獨(dú)立于主系統(tǒng)，無需移植繁瑣的TCP/IP協(xié)議棧，便于產(chǎn)品更新，并且便于為已有的產(chǎn)品擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)功能。

WIZnet基于開源硬件平臺(tái)(Arduino)

說到這里，對于全硬件TCP/IP協(xié)議棧芯片，諸位電子發(fā)燒友們是否有些心動(dòng)，忍不住想要躍躍一試呢？也有人會(huì)問，硬件協(xié)議棧有木有向軟件一樣的平臺(tái)社區(qū)供大家參考相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)呢？

很多電子愛好者肯定對開源硬件Arduino早已有所耳聞。

簡單講，開源硬件（Open Source Hardware），是指與自由及開放源代碼軟件相同方式設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)和電子硬件。開源硬件考慮的是軟件以外的領(lǐng)域，用來反映自由釋放詳細(xì)信息的硬件設(shè)計(jì)，如電路圖、材料清單和電路板布局?jǐn)?shù)據(jù)。

而WIZnet就是基于開源硬件平臺(tái)使開發(fā)者大大節(jié)省了產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間，它的開放性，使用戶有了更加自由、開放的論壇去分享經(jīng)驗(yàn)和想法，形成更多的參考模板，使產(chǎn)品更加的多元化、豐富化了。

WIZnet 產(chǎn)品應(yīng)用

那WIZnet產(chǎn)品都會(huì)應(yīng)用在哪些領(lǐng)域呢？

在運(yùn)用全硬件TCP/IP協(xié)議棧的WIZnet 產(chǎn)品應(yīng)用方面，有超過3000多個(gè)客戶應(yīng)用WIZnet產(chǎn)品于無數(shù)的應(yīng)用，包括下面幾大應(yīng)用范圍。

1.       Smart Energy

2.       Digital Consumer

3.       Security

4.       Industrial