基于Cortex-M3內核處理器的嵌入式Web服務(wù)器設計

　　一旦W5100的Socket端口有中斷事件產(chǎn)生時(shí)，W5100將通過(guò)其中斷引腳INT觸發(fā)STM32的外部中斷，使STM32進(jìn)入外部中斷處理函數改變WInterFlag，程序接著(zhù)進(jìn)入處理W5100中斷事件函數，在此函數中，STM32通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)W5100的中斷寄存器(IR)和端口0中斷寄存器(S0_IR)判斷出W5100的端口0產(chǎn)生何種中斷事件，若Socket接收到數據，則改變SockRecvFlag。

　　程序檢測到SockRecvFlag發(fā)生改變，立即進(jìn)入處理接收數據函數。處理接收數據函數是整個(gè)程序的核心，它主要負責收發(fā)數據、解析HTTP協(xié)議和響應用戶(hù)的不同請求。圖5為該過(guò)程的程序流程圖。

　　數據處理程序

　　HTTP協(xié)議是一種請求/響應協(xié)議。在基于HTTP的客戶(hù)/服務(wù)器數據交換時(shí)，當HTTP請求產(chǎn)生時(shí)，就開(kāi)始一次HTTP通信。過(guò)程如下：瀏覽器提取出URL中的主機后，向DNS發(fā)出請求，解析主機名的IP地址;DNS解析地址并將結果返回給瀏覽器;瀏覽器向該地址請求建立TCP連接;瀏覽器發(fā)出請求報文;服務(wù)器向瀏覽器發(fā)送響應報文，并將指定數據發(fā)送給瀏覽器;斷開(kāi)連接。

　　根據HTTP協(xié)議規定，如果客戶(hù)端沒(méi)有發(fā)出請求，則服務(wù)器不會(huì )自動(dòng)發(fā)送頁(yè)面。因此通過(guò)在網(wǎng)頁(yè)程序中加入標記，使瀏覽器在無(wú)用戶(hù)干預下周期性地刷新頁(yè)面，從而保證用戶(hù)及時(shí)地獲得遠程現場(chǎng)的信息。

　　HTTP消息包括一個(gè)起始行、零個(gè)或多個(gè)消息頭域、一個(gè)標示頭域結束的實(shí)體行和一個(gè)可能存在的消息體。本程序主要解析消息的起始行，而忽略其它內容，這種處理思路也符合嵌入式系統硬件對軟件實(shí)現的復雜度要求。請求方法決定了對請求URI所指定的資源進(jìn)行操作的方式，GET方法讀取URL指定的資源，一般用來(lái)向服務(wù)器傳輸少量且透明的數據，數據總量被限制在255個(gè)字符以?xún)?，而POST方法可傳輸大量數據，與HTML的表單特性相配合以實(shí)現遠程動(dòng)態(tài)交互控制。

　　當連接開(kāi)始時(shí)，客戶(hù)端發(fā)送GET方法請求給服務(wù)器，以訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器網(wǎng)頁(yè)，為限定特定用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，增加數據安全性，在網(wǎng)頁(yè)中加入基本認證機制。當客戶(hù)端請求受基本認證機制保護的網(wǎng)頁(yè)時(shí)，服務(wù)器即要求用戶(hù)認證，服務(wù)器端對用戶(hù)的登陸信息按Base64碼解碼，只有認證成功，瀏覽器才能獲得正確的網(wǎng)頁(yè)數據。正確的控制網(wǎng)頁(yè)如圖6所示，若用戶(hù)信息有誤，服務(wù)器返回以狀態(tài)碼401為起始行的響應消息。

　　由于服務(wù)器端檢測的數據處在不停的變化之中，為使網(wǎng)頁(yè)的數據也能及時(shí)地更新，網(wǎng)頁(yè)程序初始化時(shí)，要顯示的數據都使用字符串標記暫時(shí)表示，在每次發(fā)送響應消息到端口前，再將網(wǎng)頁(yè)中定義字符串標記用當前設備的實(shí)際值替換。

　　對LED的控制，網(wǎng)頁(yè)程序采用HTML語(yǔ)言的表單，HTTP協(xié)議請求方法采用POST。POST作為請求方法時(shí)，首先和Web服務(wù)器建立連接，成功后瀏覽器將HTML表單中的值發(fā)送給Web服務(wù)器。這種方式?jīng)]有字符長(cháng)度的限制，表單數據是作為附加的文檔發(fā)送而不是作為URL的一部分發(fā)送。服務(wù)器程序通過(guò)判斷客戶(hù)的不同控制命令即時(shí)做出LED燈的開(kāi)關(guān)響應。

　　在每次連接成功后，服務(wù)器端程序會(huì )返回以狀態(tài)碼200開(kāi)頭的響應消息，消息的起始行為：HTTP/1.1 200 OK。當用戶(hù)請求一個(gè)服務(wù)器端不存在的文件時(shí)，服務(wù)器返回以狀態(tài)碼404開(kāi)頭的響應消息。

　　結語(yǔ)

　　這種利用硬件實(shí)現TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )芯片W5100及具有Cotex-M3內核的STM32處理器構成嵌入式Web服務(wù)器的方案性?xún)r(jià)比高。通過(guò)網(wǎng)絡(luò ),用戶(hù)在瀏覽器端可及時(shí)收到遠程現場(chǎng)傳感器采集的數據，遠程現場(chǎng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示燈可實(shí)時(shí)地響應用戶(hù)的開(kāi)關(guān)信號操作請求。測試表明該系統傳輸大塊數據文件的速率可達到100kbit/s。為提高網(wǎng)絡(luò )資源的安全性，可采用AES(先進(jìn)加密標準)等編碼機制來(lái)加密必須保護的私有數據。