基于W3150A＋的嵌入式Web服務(wù)器設計

引言

通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸已經(jīng)成為一種經(jīng)濟、有效的數據傳輸方式。越來(lái)越多的工業(yè)測控設備需要配置網(wǎng)絡(luò )接入功能，不僅需要通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現各類(lèi)設備間數據的傳輸，而且需要通過(guò)瀏覽器來(lái)實(shí)現人與設備的交互，從而對設備進(jìn)行遠程監測、遠程控制、遠程維護和管理。內嵌于設備的Web服務(wù)器可以提供統一的基于瀏覽器方式的操作和控制界面，界面直觀(guān)易操作，大大降低了軟件系統和通信系統的設計、維護工作量，節省了人員培訓費用，提高了現場(chǎng)監測和控制設備的管理水平。

1關(guān)鍵器件的選擇

要實(shí)現Web服務(wù)器功能，需要一個(gè)可實(shí)現的TCP／IP協(xié)議棧，同時(shí)還需要一款與以太網(wǎng)的速度相匹配的高性能處理器。

W3150A+芯片是一款TCP／IP硬協(xié)議棧芯片，為高速的Internet連接提供了一種簡(jiǎn)易、低成本的解決方案。W3150A+芯片包含TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP和PPPoE等協(xié)議，內部有用來(lái)收發(fā)數據的內存空間16 KB；它提供了3種接口——直接的、間接的和SPI，同時(shí)可支持4個(gè)獨立的SOCKET，每個(gè)SOCKET具有2 KB的緩沖區。

LPC2292微控制器是一款由PHILIPS公司設計的基于ARM7TTDMI-S核的16／32位RISC處理器，可實(shí)現最大為60 MHz的CPU操作頻率，內部具有16 KB的RAM，128／256 KB片內FLASH程序存儲器，具有可配置的外部8／16／32位總線(xiàn)，可進(jìn)行外部RAM擴展。

2嵌入式Web服務(wù)器硬件設計

系統硬件結構框圖如圖1所示。圖中僅給出了與Web服務(wù)器相關(guān)的部分，電源、鍵盤(pán)等電路省略。

系統選擇頻率為12 MHz的晶振，設定LPC2292內部PLL為4倍頻的工作頻率，設定數據總線(xiàn)為16位與RAM進(jìn)行接口，RAM選用2片IS61LV51216，為512K×16位的RAM。LPC2292通過(guò)8位數據總線(xiàn)對芯片W3150A+進(jìn)行讀寫(xiě)，芯片W3150A+通過(guò)MII(Media Independent Interface)接口連接到RTL8201。

當網(wǎng)絡(luò )上數據到達芯片RTL8201時(shí)，通過(guò)MII接口到達芯片W3150A+。芯片W3150A+自動(dòng)完成TCP／IP協(xié)議轉換，把數據接收到它的硬件緩沖區，并產(chǎn)生中斷通知LPC2292來(lái)讀取硬件緩沖區數據，至此便完成1包網(wǎng)絡(luò )數據的接收。

當通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)出1包數據時(shí)，LPC2292將RAM中準備好的數據寫(xiě)入W3150A+硬件發(fā)送緩沖區，通過(guò)發(fā)送指令，W3150A+通過(guò)MII接口發(fā)送到RTL201上，完成數據的發(fā)送。發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷，通知LPC2292發(fā)送完畢。

3嵌入式Web服務(wù)器軟件設計

實(shí)現原理：首先要實(shí)現W3150+芯片TCP／IP驅動(dòng)接口，在建立TCP連接時(shí)裝置作為T(mén)CPServer端，端口使用80，然后，在此基礎上采用HTTP協(xié)議，在HTTP協(xié)議基礎上采用HTML語(yǔ)言實(shí)現所要描述的網(wǎng)頁(yè)功能。應用時(shí)通過(guò)瀏覽器與Web服務(wù)器建立的TCP連接進(jìn)行信息解析、交互，以實(shí)現從網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行參數的配置、修改、程序在線(xiàn)升級與重新啟動(dòng)等。

由于系統應用中關(guān)于Web的應用不是很復雜，故在本設計中未采用文件系統，所有網(wǎng)頁(yè)的數據都保存在RAM中。大約分配20 KB的RAM，通過(guò)重復利用此空間即可完成網(wǎng)頁(yè)的瀏覽與配置等操作。

具體實(shí)現內容：TCP／IP的驅動(dòng)接口實(shí)現；HTTP協(xié)議的實(shí)現；HTML語(yǔ)言的網(wǎng)頁(yè)設計；Web服務(wù)器的應用層實(shí)現；權限管理。

3.1TCP／IP的驅動(dòng)接口的實(shí)現

驅動(dòng)接口主要有：

其函數原型及代碼實(shí)現可參考芯片W3150A+的數據手冊。

3.2 HTTP協(xié)議的簡(jiǎn)介與實(shí)現

(1) HTTP協(xié)議簡(jiǎn)介

①HTTP請求：

其中，GET／HTTP信息最為關(guān)鍵，此即為HTTP請求信息。

②HTTP應答：

當裝置收到請求報文后就進(jìn)行應答，一般都處理為正確應答。類(lèi)似報文如下：

此報文表示：應答正確，內容類(lèi)型為html語(yǔ)言，報文長(cháng)度為23 056，正文就是網(wǎng)頁(yè)內容。