一種高速嵌入式遠程監控系統的研究與實(shí)現

在本系統中，EWS內嵌于設備中并通過(guò)串口連接設備，每個(gè)設備都具有自身的IP地址，經(jīng)內部EWS由RJ-45接口接入本地局域網(wǎng)(LAN)中(本實(shí)驗中，LAN為以太網(wǎng))。一方面EWS讀取設備狀態(tài)信息并將其發(fā)送給本地或遠程用戶(hù)；另一方面則接收控制指令并發(fā)送給設備。而更大范圍的廣局網(wǎng)通信則可通過(guò)Internet或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)現。
2 EWS的設計與實(shí)現
2.1 軟件架構
本系統采用瀏覽器/服務(wù)器的結構實(shí)現，其中包括兩部分――網(wǎng)絡(luò )瀏覽器與EWS，EWS通過(guò)嵌入式網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現其功能。在實(shí)際應用中，EWS被配置在嵌入式設備中，作為設備的一部分而存在，這使得該設備無(wú)需更多改動(dòng)或配置即可直接接入網(wǎng)絡(luò )。與此同時(shí)EWS還內建了TCP/IP協(xié)議棧、嵌入式文件系統、設備網(wǎng)關(guān)及硬件接口等組件，其基本架構如圖2所示。

在該架構中，嵌入式文件系統對事先配置的監控頁(yè)面進(jìn)行存儲和管理。嵌入式設備網(wǎng)關(guān)實(shí)現了TCP/IP與實(shí)際使用的特定設備自身控制協(xié)議之間的相互轉換，從而實(shí)現了雙向透明通信。兩種不同結構的網(wǎng)絡(luò )便可通過(guò)嵌入式設備相互連接，而硬件接口則負責EWS、硬件設備及網(wǎng)絡(luò )之間的連接。
當本系統工作時(shí)，首先EWS接收到來(lái)自局域網(wǎng)的客戶(hù)端基于網(wǎng)址的請求并回應該請求。通過(guò)回應事先配置好并存放在嵌入式文件系統中的監控網(wǎng)頁(yè)界面，用戶(hù)可通過(guò)標準的瀏覽器向遠端設備發(fā)送指令。該指令經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)傳送后被設備網(wǎng)關(guān)接收，設備網(wǎng)關(guān)將其翻譯為專(zhuān)用指令并進(jìn)一步傳遞給硬件設備本身。與此同時(shí)，設備數據或信號也被傳輸給遠程客戶(hù)端以供用戶(hù)查看。
2.2 簡(jiǎn)化TCP/IP協(xié)議棧
嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效地解決了嵌入式設備接入因特網(wǎng)的問(wèn)題，使得這些設備可通過(guò)普通的瀏覽器進(jìn)行遠程訪(fǎng)問(wèn)和控制，如何將TCP/IP協(xié)議棧內嵌到設備中是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。傳統的TCP/IP協(xié)議棧相對比較龐大復雜并需要固定的系統資源支持，而大部分嵌入式設備都采用8位或16位MCU，其運算能力和系統資源比較薄弱。若直接將傳統的TCP/IP協(xié)議棧接入設備，則大部分運算時(shí)間和系統資源都將被占用，這對系統的整體性能影響很大[3]。為了解決此矛盾，在設計該監控系統時(shí)根據具體情況選用了成熟的LWIP協(xié)議棧以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )功能，同時(shí)最大限度地減少系統資源消耗并提高了可靠性。