摘要：討論基于TCP/IP協議棧，利用8位單片機構建嵌入式WebServer的具體技術及相關實現方案;給出系統硬件原理框圖和有關軟件實現的代碼框架結構。 關鍵詞：WebServer TCP/IP協議棧 套接字 引 言 利用8位微控制器通過ISP(Internet服務供應商)，在不需要使用PC機或高檔單片機的情況下接入互聯網。隨著嵌入式系統的迅猛發展和 IA(信息電器)的出現，該應用系統正逐步取代傳統的以PC為中心的應用，成為未來Internet發展中的主力軍;將會廣泛應用于智能家居系統、工業智能化從站系統、LED網絡控制顯示屏系統、網絡安全加密系統等各個方面。 利用單片機實現嵌入式WebServer方案的主要技術難點是：如何利用單片機本身有限的資源對信息進行HTTP、SMTP、POP3、TCP、 UDP、ICMP、IP及PPP等協議的處理，使之變成可以在互聯網上傳輸的IP數據包以及可以在內置Web頁上瀏覽的數據。 1 應用方案 1.1 方案簡介 利用單片機實現嵌入式WebServer,大體可有以下三種形式: ① MCU+專用網絡芯片，如E1552、Webchip PS2000等。此種方案的主要優點是：應用系統設計工程師完全不必考慮任何網絡協議，只需要解釋并執行網絡芯片傳送過來的指令和數據就可以實現與 Internet網絡連接。
② EMIT技術。EMIT采用桌面計算機或高性能的嵌入式處理器作為網關，稱為emGateway，上面支持TCP/IP協議并運行HTTP服務程序，形成一個用戶可以通過網絡瀏覽器進行遠程訪問的服務器。emGateway通過RS232、RS485、CAN等輕量級總線與外設聯系起來，每個外設的應用程序中包含一個獨立的通信任務，稱為emMicro，監測嵌入式設備中預先定義的各個變量，并將結果反饋到emGateway中;同時emMicro還可以解釋emGateway的命令，修改設備中的變量或進行某種控制。該方案中復雜的網絡協議是通過emGateway在PC機上實現的，應用系統MCU只處理較簡單的emNet協議，進行網際連接。 ③MCU直接實現形式。實現該形式的Web Server，可選用多種型號的MCU來實現網絡協議，如AT89C8252、SX52BD100等，并可根據具體要求選用不同速度的MCU作為核心芯片，但是基本硬件結構大致相同。 顯然以上方案中，以“MCU直接實現形式”的硬件結構最為簡潔，不失為首選方案。下面就詳細論述之。 1.2 硬件平臺 MCU直接實現形式的WebServer的硬件平臺如圖1所示。 圖1中，MCU以SX52BD100的運算速度最快，在100 MHz晶振驅動下指令執行速度可達100MIPS;RABBIT2000次之，51系列最慢。但是硬件成本恰好反之，用戶可以根據不同的要求來配置 MCU。以太網控制芯片可采用RealTek公司的RTL8019AS。該芯片是一款全雙工以太網控制器，可以工作在Ethernet II和IEEE802.3、 10Base5、10Base2、10BaseT下，并與NE2000兼容。E2PROM主要用來存WEB頁面、圖像文件、PDF文檔等內容,因此沒有特殊要求，可由用戶自由選擇，一般32 KB左右即可。 該方案中，MCU為核心芯片，通過它控制以太網控制芯片RTL8019AS，進而完成接入網絡的工作;而且可以通過編程來選擇通信電路類型，如 RS232、RS485、MODEM等。該技術方案最大的特點在于：用簡潔硬件構架應用平臺，使原本硬件成本所需的支出可用于相對復雜的軟件開發上，且該方案的I/O接口可以自由擴展和支配。 1.3 工作流程和軟件設計 整個系統的工作流程如圖2所示。當數據包通過RJ45接口傳送到RTL8019AS和MCU后,系統內部的TCP/IP堆棧進行數據包解析和流向判斷，然后進行解包或者打包的動作，以繼續進行后續工作。顯然，最終的處理結果都要通過WebServer來進行。 2 網絡協議棧的實現 通常，所謂的TCP/IP協議是一個四層協議系統，包括數據鏈路層、網絡層(含IP協議)、傳輸層(含TCP協議)和應用層，每一層負責不同的功能。基于TCP/IP協議可以實現多種功能應用，如： HTTP(超文本傳輸控制協議)、TELNET(遠程登錄)、 FTP(文件傳輸協議)、SMTP(簡單郵件傳送協議)、SNMP(簡單網絡管理協議)等。本文主要討論HTTP， 也就是WebServer在應用層的主要構成協議。當然，用戶也可以根據需要附加其它的協議功能。 2.1 TCP/IP協議棧的實現 IP包含編址方案，并提供尋址功能;TCP則是在不同主機的對等進程之間提供可靠的進程間通信。與TCP兩端口所連接的實體中，一端為應用程序進程或用戶，另一端則為底層協議，如IP協議。TCP在建立連接過程中采用三向握手機制，以保證數據的可靠性。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
