CAN總線(xiàn)的嵌入式Web服務(wù)器設計

2 嵌入式Web服務(wù)器軟件設計與實(shí)現

2.1 以太網(wǎng)接口驅動(dòng)程序的實(shí)現

要將嵌入式Web服務(wù)器接入以太網(wǎng)，就要對RTL8019AS進(jìn)行編程，完成以太網(wǎng)幀的數據收發(fā)，相當于實(shí)現PC機中網(wǎng)卡的驅動(dòng)程序功能。以太網(wǎng)控制器驅動(dòng)程序用于設置RTL8019AS的工作狀態(tài)和工作方式，分配收發(fā)數據的緩沖區，通過(guò)對地址及數據口的讀寫(xiě)來(lái)完成以太網(wǎng)幀的接收與發(fā)送。首先要對RTL8019AS進(jìn)行復位，并將其設置為跳線(xiàn)模式；然后對RTL8019AS的工作參數進(jìn)行設置，以使其開(kāi)始工作；接下來(lái)就讀寫(xiě)RTL8019AS的RAM以完成數據包的接收和發(fā)送。程序流程如圖3所示。

2.2 嵌入式Web服務(wù)器TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現

TCP/IP協(xié)議棧是SX虛擬外設的一個(gè)重要實(shí)現，是基于SX處理器的應用系統與Internet實(shí)現互聯(lián)的基礎。通過(guò)這些協(xié)議棧，可以更加方便地開(kāi)發(fā)基于Internet的嵌入式應用系統。

以太網(wǎng)數據的傳輸是采用MAC地址來(lái)識別的，而ARP協(xié)議提供IP地址和數據鏈路層使用MAC地址之間的轉換功能。為了保證系統在太網(wǎng)的通信，首先要實(shí)現ARP協(xié)議。由于嵌入式Web服務(wù)器要能在Internet上通信，在網(wǎng)絡(luò )層一定要實(shí)現IP協(xié)議，還要實(shí)現能報告數據傳送差錯等情況的ICMP協(xié)議。在應用層，主要實(shí)現遠端主機通過(guò)瀏覽器的訪(fǎng)問(wèn)控制方式，所以要實(shí)現HTTP協(xié)議；而HTTP協(xié)議是基于TCP協(xié)議實(shí)現傳輸的，加上TCP協(xié)議是面向可靠的數據流的傳輸，基于應用的需要對可靠性的要求，在傳輸層采用TCP協(xié)議，并對TCP協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，主要針對HTTP協(xié)議開(kāi)發(fā)TCP協(xié)議。

圖4為T(mén)CP/IP協(xié)議棧主流程圖。系統初始化后，進(jìn)入主程序循環(huán)部分。主程序循環(huán)包括兩大部分：對接收到的以太網(wǎng)數據幀進(jìn)行解包和對欲發(fā)送的數據進(jìn)行封裝并發(fā)送。對接收到的以太網(wǎng)數據幀進(jìn)行解包，供應用程序使用；對欲發(fā)送的數據進(jìn)行打包，將數據以以太網(wǎng)數據幀的格式發(fā)送出去，使采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)內所有計算機能收到此數據幀。

圖4

工業(yè)現場(chǎng)數據經(jīng)嵌入式Web服務(wù)器上傳到以太網(wǎng)才能被用戶(hù)利用，因此網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)和Web服務(wù)器之間通信程序的開(kāi)發(fā)也是本課題中很重要的一部分。課題中嵌入式Web服務(wù)器實(shí)現的功能主要是現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據發(fā)布功能。實(shí)時(shí)數據包括溫度、設備運行狀態(tài)信息、通信狀態(tài)信息、時(shí)鐘信息等。嵌入式Web服務(wù)器將實(shí)時(shí)數據以網(wǎng)頁(yè)形式發(fā)布到Internet上，遠方客戶(hù)通過(guò)接入Internet瀏覽該服務(wù)器發(fā)布的工業(yè)現場(chǎng)實(shí)時(shí)信息。本設計采用Brower/Server（簡(jiǎn)稱(chēng)B/S）開(kāi)發(fā)模式。用這種方式開(kāi)發(fā)嵌入式Web服務(wù)器應用程序具有很多優(yōu)點(diǎn)。比如降低客戶(hù)端的要求，方便客戶(hù)端的分布使用，客戶(hù)端的開(kāi)發(fā)和維護費用降低等。但是因為SX單片機的資源有限，在用單片機搭建的服務(wù)器上編程實(shí)現實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數據的瀏覽任務(wù)較重。在服務(wù)器端運行程序，速度也受到限制，加上網(wǎng)頁(yè)界面或程序結構的單方面調整都將導致整個(gè)系統全盤(pán)修改，系統的靈活性與可擴展性差。在設計中，如果僅僅采用B/S訪(fǎng)問(wèn)方式，其功能是難以完全完成的。針對應用傳統B/S模式開(kāi)發(fā)Web服務(wù)器應用軟件的弊端，提出了改進(jìn)方案。

為克服傳B/S訪(fǎng)問(wèn)模式的弊端，做了以下兩點(diǎn)改進(jìn)。

①采用套接字編程，實(shí)現部分服務(wù)器程序在客戶(hù)端運行，在客戶(hù)端瀏覽器實(shí)現動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)顯示實(shí)時(shí)數據。在改進(jìn)方案中，實(shí)現動(dòng)態(tài)數據的實(shí)時(shí)瀏覽采用了Java applet技術(shù)。

②不再將HTML語(yǔ)言寫(xiě)入匯編程序，在瀏覽器端解板成網(wǎng)頁(yè)，而是利用嵌入式Web服務(wù)器擴展的EEPROM24C256與SX52相連，用來(lái)存儲要瀏覽的Web文件。當瀏覽器與Web服務(wù)器交互時(shí)，利用HTTP協(xié)議通過(guò)統一資源定位器URL來(lái)確定Web服務(wù)器應該為瀏覽器提供哪些資源。

這種改進(jìn)方案在訪(fǎng)問(wèn)模式上還是通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)嵌入式Web服務(wù)器，在通信模式上卻利用了C/S（Client/Server）模式，其于套接字來(lái)編程，即所謂的B/S和C/S相結合模式。圖5為B/S和C/S結合模式的原理。

通過(guò)B/S方式訪(fǎng)問(wèn)Web服務(wù)器上的靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)，在個(gè)網(wǎng)頁(yè)中嵌有Java applet文件?？蛻?hù)端的IE瀏覽器瀏覽這個(gè)網(wǎng)頁(yè)時(shí)，會(huì )把網(wǎng)頁(yè)中標識的Java applet源程序下載到客戶(hù)端執行。在Java applet源程序中，創(chuàng )建了一個(gè)套接字來(lái)完成與服務(wù)器的通信（前提是在Web服務(wù)器上同時(shí)運行一個(gè)相應的服務(wù)器監聽(tīng)程序），主要是獲取實(shí)時(shí)數據，用于在瀏覽器中顯示。事實(shí)上，Java applet中的Socket通信是一個(gè)典型的C/S訪(fǎng)問(wèn)方式。

通過(guò)這種B/S和C/S相結合的訪(fǎng)問(wèn)方式，能夠很好的實(shí)現實(shí)時(shí)數據的動(dòng)態(tài)瀏覽。特別是這種實(shí)現方式秉承了B/S和C/S兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有很大的靈活性。

以下是服務(wù)器與客戶(hù)端applet通信具體實(shí)現過(guò)程。

①創(chuàng )建Socket。用tcbLocalPortMSB和tcbLocalPortLSB設置服務(wù)器監聽(tīng)端口號，具體設為8080；用myIP3～0設置服務(wù)器IP址，具體設為192.168.1.111。