浅析IPv6家电网络控制电路的设计

张秋俊

科技的飞速发展改变了人们生产和生活的方式，家电的研发给人们的生活增添了诸多便捷，随着信息化时代的到来，网络的应用范围也在不断扩展，在家电中应用网络进行电路的控制已经成为大势所趋。文章首先分析了当前家电网络技术的一些要求，随后探讨了将IPv6技术应用到家电网络控制的优势所在，设计出了一套完整的家电网络控制电路，旨在更好地提升家用电器网络的便捷性和可靠性，为人们提供更优质地服务。

一、家电网络的技术要求

随着信息化进程的不断推进，家庭网络将会在未来给更多的家庭带来更便捷地生活，因此家庭网络必须具备一定的技术要求，且操作不能过于复杂，才可以让用户自主的使用家庭网络。家庭网络技术要求如下：

第一个技术要求是需要充足的地址空间，这样才可以为大量的家用电器设备匹配唯一的IP地址，才可以有效的保障用户的隐私和网络安全；第二个技术要求是用户需要对家庭网络进行少量的维护和配置，要尽可能的降低用户安装和维护家庭网络的时间，以便增加用户使用新技术的热情。除此以外还应当确保操作的简便性和易接受性，要确保新用户和老用户都不会在配置、维护和操作的过程中遇到问题；第三个要求是在家庭网络中引用更多的家电设备，可以让PC机、机顶盒等家电设备通过技术应用到家庭网络当中；第四个要求是确保通信方式的灵活性和多样性，要打破传统的铜线连接的家庭网络方式，通过传输以太网、蓝牙和电力线等媒介来扩充网络的连接方式；最后便是确保家庭网络实现远程访问，家庭网络不仅可以接受合法的访问，也可以拒绝其他的非法访问。

二、IPv6的技术特征以及构建家庭网络的优势

伴随着互联网在全球大范围的发展，IPv4因其提供服务的局限性和地址匮乏的原因将逐渐被IPV6取代。为了确保网络的安全性，更新一代的因特网协议IPv6，它具有比IPv4更完美地性能，譬如：使用简洁、地址充足等诸多优点，在弥补IPv4协议不足之处时还对其进行了相应改进，相信在未来每个家庭都会拥有自己的家庭网络，都可以享受网络带来的诸多好处和便捷。IPv6协议的主要特征及应用优势如下所示：

1.无限地址空间

相比IPv4，IPv6具有128位地址长度，可以为每一个用户提供唯一的IP地址，同时对IP主机获取的地址类型也进行了调整与修改，将原有的广播地址替代为现在的任意点播地址，其中用于链接一个或多个主机的组播地址基本上没有修改，相信在未来很长的一段时间内，IPv6能够有效地弥补IPv4地址不足的问题，为网络设备提供一种理想的地址。

2.提高家电网络的安全性

IPv6利用数据包头的扩展部分提供了一种路由器级别的安全性，IPv6的安全性主要体现在两方面，首先，接收IPv6数据包的接受者可以要求发送者使用IPv6认证头进行“登录”操作，这种算法独立的登录可以确保了数据包接收的安全性，减少受到网络攻击的危险。其次，使用IPv6的封闭安全头对数据包进行加密，这种加密的算法是独立的，这样就不用担心一些敏感数据被第三方窃取。通过这种方法用户可以实时监测非法设备的接入，也可以利用其监测设备的数据地址和原设备的实际地址是否保持一致。

3. IPv6系统以及服务器具有较强的自动配置能力

相较于原有的IPv4系统，IPv6系统及服务器拥有较强的自动配置能力。这使得家庭网络在添加家用电器时不需要做任何额外的配置操作。根据家电自带的地址前缀，IPv6网络系统可以根据本地地址信息完成自动配置。在这种模式之下，用户可以很轻松地添加新的家用电器，而不需要重新置入新家用电器的IP地址，不仅简化了操作流程，同时也能够有效降低操作难度。

4.移动便捷

移动IPv6为新服务和新功能提供了较大地灵活性，IPv6为每个移动设备设置了一个与接入互联网位置无关的固定的家乡地址，当设备在家乡之外的地址进行使用时可以利用转交地址提供动节点，这样就可以获取自己的位置信息。移动IPv6确保了用户漫游到外地时还能保证发送的移动客户分组不会丢失，而且应用层与传输层在移动时不会产生中断，确保了通信的连续性。因此IPV6能够确保家电网络的移动性，用户可以在任意地点对自己的家庭电器网络进行访问、传输数据以及发布指令。

要满足以上要求，IPv6相较于IPv4网络技术就容易的多。IPv6家电网络系统在设计之初就考虑了该种情况，将可移动IPv6作为IPv6家电网络系统的基础部分之一，在移动网络环境之下可以更好地完成端到端的数据传输任务。此外，IPv6的自动配置功能可让使用移动网络数据的用户可以更加容易与主机进行配置。这意味着用户无需任何主动操做便可以完成配置，随时随地的对家庭电器网络进行访问。

三、IPv6家电网络控制电路的设计

家电网络控制系统主要包含五部分，分别为CPU模块，储存器模块、PHY模块、电源模块以及串口行模块，这些模块共同作用是确保家电网络控制电路的安全运行。

1. CPU模块

CPU模块主要由实时时钟和DS80C400（微型网络控制器）所集成，DS80C400是目前集成化最高的8051器件，DS80C400包含4個数据指针，能够有效地加速数据储存器与微型控制元件之间的数据传输速度，每个指针在完成特定的数据处理后都会对相关的指令进行递增或递减的操作，与此同时DS80C400微型控制原件中的硬件算数加速模块便提升了32位的运算位移速度，从而有效扩展了CPU的优越性能。

在CPU中加入实时时钟可以准确的控制数据在传输过程中所花费的时间，在采集网络数据的过程中加入了时间戳，也有利于对数据的管理和记录。

2.储存器模块

家电网络控制电路中主要包括1M SDRAM和2 M FLASH ROM。1 M SDRAM主要作用是用于文件系统存储器及堆，可以将用户的应用程序存储在HTML的网络当中。2 M FLASH ROM利用DS80C400片选择信号CEO，CE1通过读取SDRAM进行控制，使得每一个SDRAM的存储容量都能达到2 M，此次的家电网络设计的过程当中，主要是利用两个512 K的SDRAM以及电池来保护电力，利用板载电池来存储SDRAM的数据，以免发生断电时数据会发生损坏和丢失等问题。

3. PHY模块

PHY模块的主要作用是根据用户的实际需求对网络传输速率进行调整，利用半双工工作模式或者是全双工的工作模式确定是否应用协商模式。LXT972ALC自身具备监测功能和自动协商功能，在通电后LXT972ALC的自动协商功能，可监测芯片的操作环境，加入的PHY模块如果不支持自动协商，那LXT972ALC则需要在连接脉冲的作用下才能够对操作环境进行设置。

4.电源模块

整个系统电路需要三种电压电源提供电力，分别为5V、3.3V以及1.8V电压。系统供电电压为5V，经过内部的MAX1692电压转换器将电压转化为3.3v，后再由内部MAX1792电压转化器转化为DS80C400内核所需要的1.8V工作电压。

5.串行口模块

DS80C400内部拥有三个全双工串口，当这些串口与外部RS-232设备接口连接时，就需要安装外接收发起器才能实现电平匹配，将负责单片机输入和输出的端口转变为符合RS-232的电平。串行口模块主要实现了两个功能，一是在调试程序时与计算机实现实时通信，及时了解到内存和寄存器的实际情况，二是通过接口来连接家电与计算机，借助TIMI交互工作来实现TCP通信，实现家电之间相互访问。

四、结束语

IPv6家用电器控制网络系统刚刚起步，但是随着科技的不断进步，其应用范围也在不断进行扩展，并得到了消费市场的肯定与认可，衍生出了各式各类基于IPv6技术的电子产品。国际国内的多家科研公司，都将IPv6技术的研发提上了日程。这种良好地市场氛围以及科研环境，正是IPv6技术在家庭电器网络领域发展的重要时刻，相信IPV6技术可以有效地促进我国家电网络领域的快速发展。