市面上常见的TCP/IP以太网一卡通设备硬件产品电路拆解分析
從業十多年了，經常聽到業務員抱怨單丟是因為別家產品與我們相同，當問到為什么客戶選擇別家產品時，業務員一般也總是會說：“都是一樣的產品，別家的便宜幾十塊嘛。”，當問及怎么會是一樣的呢？業務員又會說：“都是TCP/IP，都是讀IC卡，也就是外觀有點差別，這不是一樣嘛！”
對于這樣的回答不難看出，業務員根本沒有向客戶表達出自家產品的優勢，更沒有引導客戶橫向比較，難怪客戶最終選擇了更便宜點的產品。不過這也難怪，在這個大環境就浮躁、充斥著假冒偽劣商品的社會，如果不練就一雙火眼金睛，隨時中槍也就不足為奇了。
今天就給大家拆解一些產品，幫您了解這些產品的內核到底有什么差別。這里出于對同行的尊重，所有產品已經隱去公司標識，只保留電路部分做純技術性分析。
首先看一款考勤機的內部電路框圖，不難看出都是由：中央CPU＼數據存儲\ＬＣＤ顯示＼ＩＣ讀卡＼RS 485\TCPIP\鍵盤\繼電器輸出＼門磁輸入按鍵輸入等電路組成。??
?
1. 中央CPU：這個是產品的核心，也是技術的體現，更是產品性能的關鍵！強烈推薦帶原生以太網支持的高端ARM芯片。
?1.1 市面上比較常見產品都是使用C51單片機：此芯片功能簡單、速度慢、開發調試困難，但是價格低，采用這種芯片的產品基本上都是10年前設計的，很多就是換個外殼就當新產品再賣Ｎ年，而且現在市面上絕大多數都是此類產品。（極差）
?1.2 PIC、AVR、ATM8等單片機：有小部分產品使用此類芯片，基本上與第一種單片機相同，只是在速度和功能上有所提升，但是幅度并不明顯，基本上是5年前的設計。（差）
?1.3 Rabbit2000，C8051F等高速單片機：有小部分產品使用此類單片機，雖然基本上也是5年前的設計，但是此類MCU在速度和功能上提升較大，支持在線開發調試但不太穩定，算是比較新的設計。（中）
?1.4 ARM：這是近年來最新的明星產品，在速度功能和性能上都有質的飛躍，支持非常穩定的JTAG在線開發調試，一般采用這類芯片的產品都是近3年的設計。但是ARM芯片種類，按照TCPIP以太網功能，又可區分為兩種：（好）
1.4.1無原生TCPIP以太網接口的低端ARM：必須通過轉換芯片或者模塊，才能實現以太網通訊，功能差、性能低，一般不支持通過以太網升級自身的固件程序。（相對較差）
1.4.2自帶原生TCPIP以太網接口的高端ARM：自帶原生以太網接口，速度極快，功能豐富，支持通過以太網升級自身的固件程序。（好）
?
2. 數據存儲：這個是產品存儲數據的關鍵，一般常用以下芯片。推薦的組合是【串行FLASH】+【鐵電存儲器】，既有大容量數據空間，又有斷電數據不丟失的保證，而且兩者相結合，還解決了FLASH芯片擦寫次數限制問題
2.1?? 易失性RAM：特點是寫入速度極快，但是斷電數據會丟失，必須長期給芯片供電，讀寫無保護機制，數據容易受到電源干擾而錯亂，極不穩定，容量很小一般只有幾百K字節。優點是可以以字節為單位進行擦寫，擦寫次數無限制，編程讀寫簡單，開發難度低。現在基本上沒有廠家還采用這類芯片作為主要的數據存儲器件，都是作為C51等低端單片機的擴展RAM使用。（極差）
2.2?? 并行FLASH：特點是斷電數據不會丟失，讀寫有保護機制。缺點是外部電路復雜，容量很小一般只有幾百K字節。缺點是速度相對較慢，而且必須整塊擦除后才能寫入新數據，有擦寫次數限制，大概為1萬次左右，編程開發較復雜。（差）
2.3?? 串行FLASH：特點是斷電數據不會丟失，外部電路簡潔，容量較大，一般可以達到幾M字節，級聯后還可以方便擴容。缺點是速度較慢，而且必須整扇區擦除后才能寫入新數據，有擦寫次數限制，大概為1萬次左右，編程開發較復雜。（好）
2.4?? 鐵電存儲器：既有RAM的寫入速度極快，又有斷電數據不會丟失的特性，優點還有可以以字節為單位進行擦寫，擦寫次數無限制。但缺點是容量很小一般只有幾百K字節，而且價格較貴。（好）
2.5?? 大容量CF、SD卡：特點是斷電數據不會丟失，容量超大，可以達到幾G級別，缺點與FLASH都類似，而且必須要有文件系統支持，一旦發生數據錯亂，則全部數據無法恢復。（中）
?
3. IC讀卡：這里不討論卡片的物理類型，只從電路接口分析，一般有兩種情況：
?3.1 通過單獨的MCU來完成尋卡讀卡：然后主MCU在和讀卡MCU相互之間通過串口進行數據命令交換，這種方式的好處就是開發簡單，缺點就是效率低下，二次封裝的通訊機制會將讀卡功能大大弱化，不能發揮讀卡IC芯片的全部功能。? 并且將來如果想要升級固件程序，兩個MCU要單獨燒寫下載，非常困難。（很多廠家在宣傳的時候稱其為雙核處理更具優勢，其實完全是謊話，成本增加了，功能弱化了，電路復雜了，何來的優勢？！）（差）
??3.2 直接由一個MCU主控：簡潔明了，讀卡穩定，效率高。（好）
?
總結：可以看出，縱向比較大家都容易識別出產品的優劣之分，比如C51單片機和ARM肯定是一眼就可以看出差別的；但是橫向比較相對就難以區分，例如后面圖片中提到的【低端ARM】+【以太網轉換芯片】的設計，可能很多人根本就無法區分到底和高端ARM自帶原生以太網的設計有哪些差距？而且通過兩個MCU通過串口通訊讀IC卡的設計和ARM直接與IC讀卡芯片對接的方案有有何差距？通過本文相信大家都可以有一個大概的了解，表現在最終產品上就是會直接導致產品從性能、功能以及穩定性的天壤之別。
其實不同方案的內在技術差別是非常巨大的，特別是在硬件編程技術上，不同方案的技術難度相差巨大，這也是為什么市場上很少見到完全依照ARM芯片特性、完全重新設計的高端方案的原因，畢竟讓廠家放棄多年的老產品是非常困難的，因此絕大多數廠家都是用老的產品稍加改造，加個模塊或者轉換芯片，再換個新的外殼就冒充新產品上市了。
如果投入巨大的人力物力和財力去開發新產品，很多廠家主要是因為力不從心，畢竟這個行業不是什么暴利行業，很多企業維持運作都困難，那就更別提什么研發投入了。而且即便是咬牙投入了，有沒有這樣的技術實力突破各種難題也是一大問題，畢竟要用全新的硬件平臺重新設計，研發風險是巨大且很難準確預估的。
其實行內人士都清楚什么是最好的設計，但是也都清楚自己的實力，知道做不到那就只能做出讓步和妥協，因此出現了這么多千奇百怪的產品也就不足為奇了。當然，也有些老產品可能在穩定性上還過得去，對于要求不高的客戶，日常使用也是可以的。但是從根本上來講，這類產品不可能改變被淘汰的命運，現在還選擇這類產品的客戶，那就非常的不明智了。俗話說得好——站在巨人的肩膀之上，才能看得更高走得更遠！
================================================================================
這種通過外置轉換模塊的所謂以太網解決方案：（假，極差！）
?
這種通過內置轉換模塊的所謂以太網解決方案：（偽，要通過串行接口進行數據轉發，通訊瓶頸問題顯著。差！）
這種通過內置轉換芯片的以太網解決方案：（使用低端的ATM8單片機，其實與上面的內置轉換模塊類似，都是要通過串行接口進行數據轉發，通訊瓶頸問題無法解決。較差！）
另一種通過內置轉換芯片的以太網解決方案：（雖然也是ARM芯片主控，但是屬于其最低端的型號，沒有原生的以太網接口，其實與上面的內置轉換模塊類似，都是要通過串行接口進行數據轉發，通訊瓶頸問題無法解決。而且IC讀卡還使用了專門的MCU進行處理，不但電路復雜，還直接導致效率還低。較差！）?
?
這種通過低端C51單片機直接驅動網絡芯片的解決方案：（這種算是有點技術含量的方案，但是由于低端單片機性能和資源有限，所以大都是在網絡上找一些學習性質的、被極度精簡的、閹割過的TCPIP協議棧，性能和穩定性都成問題，而且以太網使用專門的RTL8019接口芯片導致電路復雜。另外IC讀卡也是使用了專門的MCU進行處理，不但電路復雜，還直接導致效率還低。中下！）
注意：本方案使用了獨立的RTL8019以10M太網硬件接口芯片，但這并不是轉換芯片，與上面方案中使用ENC28J60、M400Z、WIZnet5000是有本質區別的。?
?
這種是我們已經停產的2003年推出的Rabbit2K＋RTL8019的以太網產品解決方案：（借助高速單片機的速度優勢，采用商業級別的TCP/IP協議棧，實現了原生的以太網支持和遠程在線升級固件的功能。缺點也是IC讀卡使用了專門的MCU進行處理，不但電路復雜，還直接導致效率還低。而且以太網使用專門的RTL8019接口芯片導致電路復雜，升級過程中如果斷電則需要返廠維修。雖然優缺點明顯，但是即便在將近十年后的今天，此方案依然比國內大多數廠家的方案還要領先！）
注意：本方案使用了獨立的RTL8019 10M以太網硬件接口芯片，但這并不是轉換芯片，與上面方案中使用ENC28J60、M400Z、WIZnet5000是有本質區別的。
這種才是真正支持原生以太網的高端ARM解決方案：（明顯可以看到，借助高端ARM的強大功能，整個電路非常集中，但是簡潔卻不簡單，很多以往繁雜的外部電路都集成到了ARM的內核之中，同時原生的以太網接口可以實現遠程固件升級，可以大大降低以后的維護成本，減少客戶支出。并且IC讀卡模塊沒有像上面那樣，通過單獨的MCU控制，也是由ARM芯片直接原生操控效率極高，而且ARM作為唯一的可編程器件，升級了ARM也就是升級了讀卡IC的程序，不會出現要分別升級主程序和讀卡模塊程序的難題）?
?這是門禁機，可以看出使用的核心板就是上面考勤機中的ARM主控板，這種模塊化設計的好處就是可以通過批量生產控制成本，有效的降低價格，并且客戶維修非常方便，客戶自己都可以更換核心板或者底板。并且原生的以太網接口具備最底層的通訊能力，可以實現雙BISO的設計，萬一因為網絡不好或者斷電造成的升級失敗，客戶可以自行再次升級直到成功，絕對不會“變磚”！
?
這是消費機，可以看出使用的核心板也是上面考勤機中的ARM主控板，模塊化設計帶來的另一個好處就是所有產品的高度兼容性，通訊規約都是同一種，開發了一款考勤機產品的軟件接口，就等于做完了90%的門禁機功能接口，也做完了80%的消費機功能接口。最大程度上降低軟件開發的重復投入，也為將來售后服務大大降低培訓難度和工作量。?
轉載于:https://www.cnblogs.com/quickdev/archive/2012/07/13/2590910.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的市面上常见的TCP/IP以太网一卡通设备硬件产品电路拆解分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： Delphi多媒体设计之TMediaPl
- 下一篇： 数据库空值(Null)小结