一種新型嵌入式遠程監控系統的設計開(kāi)發(fā)

Web的應用層協(xié)議HTTP是Web的核心。HTTP協(xié)議實(shí)現的客戶(hù)機/服務(wù)器模式是一種請求/響應結構?？紤]到系統實(shí)現時(shí)嵌入式TCP協(xié)議同時(shí)支持的連接次數和安全性問(wèn)題，本文采用HTTP1.0協(xié)議，Web服務(wù)器每次發(fā)送完響應就斷開(kāi)連接。狀態(tài)碼的含義很多，本文使用了兩種：當請求網(wǎng)頁(yè)成功時(shí)，返回狀態(tài)碼200，原因短語(yǔ)為OK；當所請求的網(wǎng)頁(yè)不存在時(shí)，返回狀態(tài)碼404，原因短語(yǔ)為NOT FOUND。頭部字段名也是可選部分，但是本文使用了其中一個(gè)選項Content-Length:指出所發(fā)送對象的字節數，以方便程序調試。實(shí)體部分就是響應的具體內容，譬如一個(gè)HTML網(wǎng)頁(yè)或者一張圖片等等。

本文HTTP協(xié)議靜態(tài)頁(yè)面的實(shí)現需要完成如下內容：首先獲取URL中的文件名，接著(zhù)根據該文件名調用https_calculatehash()函數獲取文件句柄，即文件處理入口數據結構中的hash域值，根據該值查找文件的起始地址，然后將文件裝入TCP套接字發(fā)送緩沖區。當所發(fā)送的文件過(guò)長(cháng)而大于發(fā)送緩沖區的大小時(shí)則會(huì )發(fā)生緩沖區的溢出問(wèn)題，本文的解決辦法是：首先判斷文件的長(cháng)度，當文件過(guò)長(cháng)時(shí)，將文件分割成多個(gè)不大于發(fā)送緩沖區大小的分段，然后循環(huán)發(fā)送出去。HTTP協(xié)議中靜態(tài)頁(yè)面處理的程序流程如圖2所示。

圖2 HTTP靜態(tài)頁(yè)面處理流程圖

4.2 CGI的設計與實(shí)現

在該監控系統中，除了支持靜態(tài)頁(yè)面，還必須支持動(dòng)態(tài)內容和動(dòng)態(tài)表單的處理，主要包括動(dòng)態(tài)生成實(shí)時(shí)采集數據頁(yè)面和處理控制命令表單。為了實(shí)現該功能，本文設計了CGI接口處理程序。

考慮到實(shí)際應用情況，本文無(wú)需在NE64中移植操作系統，因此為Web服務(wù)器創(chuàng )建CGI接口不能照搬標準CGI。首先，本文的Web服務(wù)器不能同時(shí)運行多個(gè)應用程序，每個(gè)應用程序的運行都會(huì )獨占CPU，直到完成才會(huì )釋放CPU。其次，本文未實(shí)現復雜的緩存機制，所以反復執行應用程序是個(gè)低速的過(guò)程。因此，本文對標準CGI進(jìn)行了裁減，設計了嵌入式CGI(Embedded CGI)，通過(guò)該方法實(shí)現了嵌入式Web服務(wù)器的數據的采集和監控。其工作處理流程如圖3所示。

圖3 CGI處理流程

5 A/D采集子程序

為了實(shí)現不同精度、更多路的數據采集，系統既使用了NE64集成的A/D采集模塊，又使用了通過(guò)SPI外擴的專(zhuān)用的A/D采集芯片TLC2543。因此，A/D采集子程序包含了這兩部分的內容。在具體實(shí)現時(shí)，本文通過(guò)變量TLCAD控制調用哪個(gè)采集子程序，當TLCAD＝100時(shí)，調用TLC2543采集子程序；當TLCAD＝99時(shí)，調用集成A/D采集子程序。系統在采集數據時(shí)，模擬量輸入信號從最小的通道號依次接入，實(shí)際模擬量的個(gè)數由變量NE64ADNmb和TLCADNmb決定，分別表示采集精度為10位的模擬量個(gè)數以及采集精度為12位的模擬量個(gè)數。

在A(yíng)/D數據采集過(guò)程中，不可避免地會(huì )受到隨機噪聲的干擾，從而造成采集數據的不準確，進(jìn)而得出錯誤的結論。為了防止脈沖干擾該系統，本文作者采用了中值濾波的方法。在中值濾波的基礎上，為了保證采集數據的穩定性，本文作者采用了算術(shù)平均值濾波的方法。

6 模塊測試

該監控系統軟件的主要功能是實(shí)現多路數據采集、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議通信以及對象控制機制。模塊測試部分主要針對各模塊進(jìn)行軟件測試。由于篇幅限制，下面主要針對起數據采集部分介紹其測試部分。SD12-MCS共支持30路模擬量數據采集，其中8路10位精度的AD屬于NE64的A/D模塊，剩余22路屬于2片TLC2543采集芯片。為了驗證每個(gè)采集程序是否正確，本文設計了這樣一個(gè)測試用例：首先單獨運行其中一種精度的采集程序，發(fā)送所有通道采集到的數據，通過(guò)串行口發(fā)送給高端PC機，并由PC機的測試用例顯示，若顯示數據正確，則程序正確。在此基礎上，發(fā)送參數確定調用哪種子程序，同時(shí)控制采集多路模擬量，由于本文設置模擬量采集都是從第0通道開(kāi)始，并依此類(lèi)推，因此不需要設置究竟是采集哪個(gè)通道的模擬量，從而簡(jiǎn)化程序處理。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn):

本文主要介紹了一種基于Web的嵌入式監控系統控制策略設計與實(shí)現。通過(guò)對各功能模塊測試顯示該監控系統性能良好，符合相關(guān)設計要求。