一種高速嵌入式遠程監控系統的研究與實(shí)現
LWIP(Light-weight Internet Protocol)是瑞士計算機科學(xué)院的Adam、Dunkels等人開(kāi)發(fā)出來(lái)的一套用于嵌入式系統的開(kāi)放源代碼TCP/IP協(xié)議棧。從系統需求上,LWIP既可移植到操作系統上,又可在無(wú)操作系統的情況下獨立運行。并且LWIP協(xié)議棧在保持了TCP/IP協(xié)議主要功能的基礎上, 減少了對RAM的占用。只需容量幾十KB的RAM和40 KB的ROM就可以運行,使得LWIP協(xié)議非常適合在嵌入式系統中使用[4]。其主要特點(diǎn)有:
(1)支持多網(wǎng)絡(luò )接口下的IP轉發(fā)。
(2)支持網(wǎng)間控制報文協(xié)議ICMP(Internet Control Messages Protocol)。
(3)包含有實(shí)驗性擴展的用戶(hù)數據報協(xié)議UDP(User Datagram Protocol)。
(4)包括阻塞控制、RTT估算和快速恢復及快速轉發(fā)的傳輸控制協(xié)議TCP(Transfer Control Protocol)。
(5)具有專(zhuān)門(mén)提供的內部回調應用編程接口Raw API(Application Programming Interface),可用于提高應用程序性能。
(6)帶有可選擇的Berkeley接口A(yíng)PI(多線(xiàn)程情況下);能支持動(dòng)態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)和動(dòng)態(tài)分配IP地址。
LWIP協(xié)議棧的內部分層結構如圖3所示。經(jīng)分析和實(shí)際測試,該協(xié)議??稍?6位MCU順利運行并可滿(mǎn)足本監控系統的全部功能需求。本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/151866.htm
2.3 嵌入式文件系統
在實(shí)際工作時(shí),根據客戶(hù)端瀏覽器的請求,EWS將相應的管理頁(yè)面發(fā)送至客戶(hù)端。因此對于本系統來(lái)說(shuō),必需要實(shí)現對這些頁(yè)面文件的存儲和訪(fǎng)問(wèn)管理,為此在本系統中內建了一個(gè)嵌入式文件系統以便于對Flash中的頁(yè)面文件及其他數據進(jìn)行管理和訪(fǎng)問(wèn)控制[5]。
本系統中,文件系統根據文件的名稱(chēng)、長(cháng)度及起始地址對其進(jìn)行管理。在結構上,該文件系統并未采用多級目錄,而是將所有的文件都列于單個(gè)根目錄之下。這種目錄結構雖然并不適合于容量快速增加的文件系統,但定位和提取文件的速度有較大的優(yōu)勢。
當本監控系統的文件需要進(jìn)行較大的變更時(shí),可通過(guò)TFTP協(xié)議對文件系統進(jìn)行重構。雖然這種文件系統的結構和功能比較簡(jiǎn)單,但可滿(mǎn)足絕大多數情況下嵌入式互聯(lián)網(wǎng)的需求,即頻繁地文件訪(fǎng)問(wèn)和較少地文件變更。
3 實(shí)際應用和測試
本監控系統已在無(wú)線(xiàn)電信號監測項目中得到應用,其硬件平臺為遠程無(wú)人監測站,通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò )接收用戶(hù)指令并將監測數據上傳。在這個(gè)項目中,測量?jì)x器通過(guò)本監控系統中的EWS接入互聯(lián)網(wǎng)中,測量?jì)x器本機采用Megatec協(xié)議。遠程用戶(hù)指令由EWS翻譯成Megatec協(xié)議格式再交由儀器執行,同時(shí)將監測數據回傳給客戶(hù)端。從功能上來(lái)說(shuō),客戶(hù)可執行如下操作:
(1)實(shí)時(shí)或定時(shí)獲取遠程無(wú)人站的測量數據。
(2)實(shí)時(shí)監控遠程無(wú)人站的狀態(tài)和參數。
(3)對遠程無(wú)人站的運行參數進(jìn)行配置,以便于滿(mǎn)足預定的或突發(fā)狀態(tài)的需求。
本項目中的主監控界面如圖4所示。
本文研究并實(shí)現了一種基于EI的遠程監控系統。該系統采用客戶(hù)端/服務(wù)器的結構。通過(guò)在嵌入式設備中內建一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器,本監控系統可使嵌入式設備直接接入Internet,同時(shí)用戶(hù)可使用標準的網(wǎng)絡(luò )瀏覽器對嵌入式設備進(jìn)行遠程管理和控制。本系統已在無(wú)線(xiàn)電監測項目中得到實(shí)際應用,成功地獲取了遠程無(wú)人監測站的監測數據并可對監測站進(jìn)行控制。由此,其設計功能全部得以實(shí)現。實(shí)際測量數據顯示本監控系統的數據響應時(shí)延為毫秒級,此項指標可以滿(mǎn)足絕大多數遠程監控項目的需求。
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