Acredito que, para ter um caminho mais ou menos produtivo, você deve começar adicionando um spi separado ao IC Ethernet, como o ENC28J60 e melhorar a partir daí. Esse chip abstrairá as camadas 1 e 2 do OSI .
Depois de ter o hardware, acredito que certamente a programação será a parte mais desafiadora, pois você precisará entender os detalhes do IP, TCP e qualquer protocolo que usar.
Provavelmente, você prefere aprender pelo exemplo antes de se aprofundar em todos os detalhes teóricos, por isso acredito que, ao analisar o que é feito em sites como o tuxgraphics ( artigo sobre avr web-server, com código - código aberto), embeddedmarket ( verifique o manual do usuário para obter os esquemas ). Verifique também esta postagem do blog.
Certamente você precisará do máximo de RAM e EEPROM possível, poderá fazê-lo com um dispositivo da família de 8 bits.
Além disso, não esqueça que você pode começar com algo bastante simples (sem servidor da Web, apenas uma conexão do tipo telnet ou bruto (simplesmente transferir sua interface serial atual para uma baseada em soquetes)) e usar software como o putty para conectar-se afim disso).
Em uma nota final, caso você precise de uma solução rápida, você também pode usar um conversor drop-in para sua porta de comunicação serial / ttl. Existem versões para consumidores (digi one SP, moxa Nport5150, etc.) e outras para integrar no seu projeto (da moxa , hw-group e outras). Elas abstraem completamente as camadas osi 1, 2, 3, 4. Bem, abstraem tudo.
Espero que isso ajude você a seguir o caminho.