朱飞月 王建淼
浙江大华技术股份有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：依据嵌入式系统的使用功能和设计思维，分析得出利用与逻辑门构建非总线型的对等式网络设计使用方案是不可行的，重点介绍了选取使用逻辑门构建总线型对等模式下的网络改进与设计思路，并对设计失败的原因进行了详细的分析；最后借助于总线型芯片MAX487设计了总线型网络结构，同时构建了总线型网络结构，并对标准化的RS485网络连接器系统及电气设计系统方案进行了对比分析，借助于总线时隙法解决了总线相互争用的现象和问题，对目前网络终端中存在的“即插即用”的具体功能及需实现的软件解决方案进行了阐述，对网络安全解决思路和措施进行阐述，供参考。
关键词：嵌入式系统；RS485；安全
51单片机与MSP430单片机或者ARM等具有高性能的处理器相比较，三者之间的串口异步通信使用功能中的硬件物理介入层结构处于一致的状态，所有开发使用的功能差异性小。基于此，本文以51单片机硬件处理平台为案例，重点研究和构建了对等式的网络理论处理技术，对总线型对等式的网络构建体系和网络安全管理措施进行了重点的探究。
1总线型对等式网络的构建
1.1采用与门构建非总线型对等式网络
文章中共列出了3台51单片机对等式的网络设计方案，但是与其他的方案进行对比可知，仍然存在较多的弱点或者缺陷：
其一，由于未采取使用总线技术，导致联网单片机的数量增加，系统中需要与门的数量也就增加，同时串口端的电缆数量也相应增加，工程项目实施的难度加大。
其二，由于未选取使用总线技术，导致单片机RXD端的每根线缆的通信使用率降低。
1.2采用与门构建总线型对等式网络
依据数据传输理论可知，在线型网络数据的传输信号中，若信号波长相对传输线路较短，且信号在传输的末端不仅能够发生反射，且能够产生干扰信号，因此在信号传输的末端应加装终端电阻装置，保障反射信号的有效吸收。
1.1.151单片机串口全双工功能的验证
由于网络会产生网络终端的自发自收现象，因此为了能够顺利的开展相关研究，需要对51单片机串口使用具体功能进行分析，将单片机串口所能够输出端短接到自身的串口数据输入端中，并不经过允许后的“中间缓存”设计环节，在使用程序中，应发送对应的子程序，并按照主程序控制的先后顺序执行和控制，将所接收到的资程序放入到串口中断子程序处理体系中。
1.1.2与门构建对等式网络方案失败原因的分析
借助于Proteus7.8软件进行仿真调试，任意一台单片机TXD的端口信息的发送，网络中的所有单片机串口输入端系统都能够保持低电平状态，进而导致不能够实现正常的通信。以下图1为例，地址为3的单片机串口发送端口TXD-3与接收端口RXD-3能够实现单片机信息的备份，最后可得出下图1中的等效与门逻辑电路。
.png)
1.3采用总线芯片组建网络
MAX487(MAX485）是目前众多厂商应用最为广泛的总线通信网络芯片系统，主要采用MAX487(MAX485）构成总线网络系统，并进行连接，因此在所有的总线芯片接口处连接的过程中，需要形成A总线，B端的总线也要充分的连接在一起，进而生成B总线系统，在总线首端与末端系统中都可利用120～300Ω的终端电阻将两个总线系统A和B有序的连接起来。
1.4标准总线网络连接器设计
9针D型串口连接器可符合RS485通信的基本标准，为了优化工程实施标准，提高技术的应用效率，可将终端电阻内置，同时设计一个拨动开关系统，选取终端电路看是否能够接入到总线网络系统中。进线电缆与出线电缆之间均安装芯线，分别利用A1、B1和A2、B2进行标识，当网络连接器不能够出现在该系统的端部结构时，需要将终端的电阻开关置于OFF，进线系统中的标识A1与A2进行短接处理，最后将两端的A总线系统紧密的连接在一起，双联开关系统将进线B1与出线B2也相互连接。
1.5总线网络物理层的电气特性
MAX487(MAX485）芯片是完全符合RS485通信标准的芯片，采用MAX487(MAX485）构成的总线网络是一个半双工网络。在总线芯片的作业过程中，电压分为单电源5V，且其能够将TTL电平信息进行转换，以符合RS485的设计标准，将抗干扰的差分信号应用于总线上，实现远距离的传输。同时，也要将总线传输差分信号进行转换，生成TTL电平传递信息，传递到网络终端系统中进行使用。总线系统中的传输差分信号在应用的过程中具有以下特征：当信号为1时，同相端与反向端A和B间的电压差＞200mV；当信号为0时，同相端A与反向端B间的电压差要＜-200mV；当信号不传输时，同相端A与反相端B均能够体现出高阻态。因此，在总线芯片TTL信号传输的过程中，应具备如下的基本特征：当传输信号为1时，电平处于+2~+6V之间；当信号为0时，电平处于-2~-6V之间，当无信号传输时，则表现为高阻态。
2嵌入式系统网络安全的保障措施
2.1保障措施的优化
当前，嵌入式系统所要面临的网络风险主要包含以下两类：其一，网络信息风险的产生，此类风险主要与信息的盗取、信息的泄漏、信息的损失及信息通讯损失等有关。此类网络风险所面临的风险信息主要包含有目标的攻击，并以信息的调整为主要思路，以实现网络攻击。其二，主要以设备所导致产生的风险，将此类风险当成攻击手段，以攻击网络系统。主要以网络对计算机设备造成损害，进而实现具体的攻击目标和攻击信息。其主要以网络对计算机设备导致的损害为主体，实现自身攻击目标的优化。嵌入式系统中的两种风险攻击模式在评估的过程中，主要借助于实时的网络信息进行评估和优化，大师不同的风险对应的攻击模式是不同的。其中，第一种风险以获取流量信息为主，实现信息的流通性管理；第二种以需要实体信息的实现为主。对于这两种风险来说，一种是虚拟的，一种是实体的，但是这两种风险都需要在指定的安全策略和措施中进行管理优化。
2.2设计思路与原则
在嵌入式系统网络安全的设计过程中，当程序员开展具体设计的过程中，应以嵌入式系统硬件自身多元设计为主，需要将软件系统所具备的安全管理系统模块进行优化，最大程度的保证安全系统模块的优化。安全系统中文件与模块信息需要更加独立，这样才能够不断的提升安全系统的裁减。原则是按照程序员的设计规划，按划分的具体原则，按照对应的板块信息执行相关工作。
2.3网络安全的设计结构
在嵌入式系统网络安全管理中，可依据OSI/RM进行延伸，其中安全体系结构应对网络安全主体功能进行优化，是一种网络安全功能的概括性描述，通常情况下，可依据网络安全服务与管理体系，构建网络安全管理体系，促进和实现各个系统体系目标的不断完善。
在具体的网络安全管理体系中，IPEec就是其中的关键组成，不仅能够为网络层结构提供有序的认证，还能够实现认证信息的加密，维持全部的IP流量。因此，在安全管理系统结构中，IPSec具备基础应用前提，再实现IPSec与防火墙结构体系的相互结合，构建一个稳定的嵌入式安全网络管理体系。
3结束语
综上所述，研究中以51单片机为例，重点对嵌入式控制器异步通用串口，借助于MAX487总线芯片进行对等式网络系统的构建，设计总线网络连接器系统，将网络通信协议用以解决和控制终端即插即用使用功能，设计网络系统软件设计流程图，并将最大的传输数据的延时控制在560ms。最后针对网络安全存在的问题，提出保障措施，供参考。
参考文献
[1]王磊.嵌入式系统实验教学中任务驱动法的应用实践探寻[J].中国设备工程,2021(10):225-226.
[2]向瑞,骆德汉,幸兴.基于云平台与MQTT协议的售货系统设计[J].物联网技术,2021,11(05):48-50+54.
[3]江星华,周立中,何锋.便携式自动化网络测试系统设计[J].物联网技术,2021,11(05):81-83.
[4]邓开连,虞嘉豪,刘肖燕,王文龙,燕帅.基于二维码扫描的IoT空间建模机器人[J].物联网技术,2021,11(05):92-95.
[5]徐双国,刘云.基于核间中断实现的嵌入式多核系统通信方法[J].舰船电子工程,2021,41(05):58-61+95.
[6]海钰琳,白鹭,张黎.分布式嵌入式计算系统关键技术研究[J].电脑编程技巧与维护,2021(05):13-14.
[7]李浩,凡明春,陈邹铭,李长艳.嵌入式系统对等式网络的研究与实现[J].电子设计工程,2020,28(05):176-180.