嵌入式Web服務器的實現(xiàn)

摘 要 嵌入式Web服務器是指將Web服務器嵌入到現(xiàn)場測試和控制設備中，在相應的硬件平臺和軟件系統(tǒng)的支持下，使傳統(tǒng)的測試和控制設備轉變?yōu)榫邆淞艘訲CP/IP為底層通信協(xié)議，Web技術為核心的基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡測試和控制設備。

關鍵詞 嵌入式Web 服務器 控制設備

中圖分類號：TN915.08 文獻標識碼：A

1 主程序流程

在主程序流程中，主要設計實現(xiàn)包括兩大部分：第一是對接收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包：第二則是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行封裝并發(fā)送。系統(tǒng)初始化模塊主要包括了LPC2I32微控制器的初始化、網(wǎng)絡接口芯片ENC28J60的初始化、TCP/IP協(xié)議棧中各標志的初始化等：ARP處理模塊主要完成接收ARP請求并發(fā)送ARP響應；ICMP處理模塊主要完成接收ICMP回顯請求并發(fā)送ICMP回顯響應；TCP數(shù)據(jù)處理模塊主要完成對TCP數(shù)據(jù)包及HTTP數(shù)據(jù)的處理。當程序運行時，首先對系統(tǒng)初始化，這時系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，直到有數(shù)據(jù)幀到達。ENC28J60接收完數(shù)據(jù)幀以后，首先去除幀頭，然后判斷該數(shù)據(jù)幀的報文是否為ARP包，若是，則進行ARP數(shù)據(jù)包處理，若不是，則檢查數(shù)據(jù)報頭，看IP數(shù)據(jù)包的報文是否為ICMP數(shù)據(jù)包，若是ICMP數(shù)據(jù)包，則轉到ICMP數(shù)據(jù)處理子程序。若不是ICMP數(shù)據(jù)包，就繼續(xù)進行判斷，看是否為TCP數(shù)據(jù)包，若為TCP數(shù)據(jù)包則轉入TCP數(shù)據(jù)處理子程序，若此時即不是ICMP數(shù)據(jù)包也不是TCP數(shù)據(jù)包，則將該包丟棄。

子程序的設計是為了完成TCP/IP協(xié)議體系的每一層的功能的，TCP/IP協(xié)議的每一層都是相互聯(lián)系的，但也是相對獨立的，具體由下面7個部分實現(xiàn)：以太網(wǎng)驅動程序、以太網(wǎng)層程序、ARP協(xié)議處理程序、IP協(xié)議處理程序、ICMP協(xié)議處理程序、TCP協(xié)議處理程序、HTTP協(xié)議處理程序。

2 網(wǎng)絡接口的實現(xiàn)

網(wǎng)絡接口是Web服務器與外界交流的接口。操作系統(tǒng)提供網(wǎng)絡協(xié)議棧的支持，最主要是TCP/IP以及socket套接字系統(tǒng)函數(shù)庫。網(wǎng)絡接口使用操作系統(tǒng)提供的socket函數(shù)族建立可遠程通信的套接字。它分兩部分，一部分在系統(tǒng)初始化的時候建立，另一部分在HTTP引擎模塊里面實現(xiàn)。網(wǎng)絡接口模塊的功能描述為：首先建立socket。socket是BSO Unix提出的進程間通信（IPC）機制，它是一種雙向的通信接口，使得可以在兩個不同進程（通常是網(wǎng)絡上的不同節(jié)點的進程）之間可以直接通信。

2.1 中心處理模塊

中心處理模塊是嵌入式Web服務器的核心。它進行全局的控制和管理。它通過accept（）接收HTTP請求，調用read將請求接收到本地，然后進行請求解析。根據(jù)請求的內(nèi)容，判斷是屬于動態(tài)內(nèi)容還是靜態(tài)內(nèi)容，如果是動態(tài)內(nèi)容則調用相應的動態(tài)處理函數(shù)，如果是靜態(tài)內(nèi)容則訪問VFS獲得相應的內(nèi)容。然后將獲得的內(nèi)容包裝成為HTTP響應，返回給客戶端。中心處理模塊還實現(xiàn)控制管理信息和容錯機制。

2.2 動態(tài)文件預處理器

Web服務器必須有交互能力才是有實際意義的服務器程序。目前大多數(shù)的Web服務器都是利用CGI（Common Gateway Interface，通用網(wǎng)關接口）來實現(xiàn)應用程序的接口。本論文從嵌入式系統(tǒng)的角度出發(fā)，實現(xiàn)了一種內(nèi)部的應用程序接口。

動態(tài)文件預處理器所實現(xiàn)的功能是將普通的Web動態(tài)資源轉變成為可編譯的函數(shù)代碼。設動態(tài)文檔為f.dtm，它包含內(nèi)容{x，f（a）}。其中x為靜態(tài)的內(nèi)容，F(xiàn)（）為應用程序，a為通過解析HTTP請求得出的參數(shù)。動態(tài)文件預處理器將f.dtm轉變成為f_dtm.c。它的內(nèi)容為（f_dtm（ ）}，它是一個函數(shù)，實現(xiàn)功能為輸出{x'，f（a）}.其中f（a）是f（a）的實際輸出，而x'是輸出靜態(tài)內(nèi)容的動作。

3 嵌入式Web服務器的主要應用

嵌入式Web服務器是應用在嵌入式系統(tǒng)上的Web服務器架構。它的主要應用是設備管理和應用程序的網(wǎng)絡擴展。

嵌入式Web服務器作為一個后臺程序直接在嵌入式設備上運行，用戶通過網(wǎng)絡對設備配置、控制、監(jiān)測，保證設備安全、有效地運作。

Web接口使得用戶可以在任何一臺有互聯(lián)網(wǎng)接入能力的帶有Web瀏覽器的設備訪問到該嵌入式設備。Web服務器提供應用程序接口可以擴展Web的應用。這種設備管理方式不僅起到監(jiān)測、控制的功能，而且根據(jù)設備的特點可以更加入性化和智能化。它使對遠程設備的操作從監(jiān)控（Monitor）變成為管理（Manage）。其中基于嵌入式WEB服務器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流技術，在嵌入式系統(tǒng)中集成嵌入式Web視頻服務器，采用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)；內(nèi)置一個嵌入式Web服務器。攝像頭送來的視頻信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內(nèi)部總線送到內(nèi)置的Web服務器，網(wǎng)絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務器上的攝像機圖像，授權用戶還可以控制攝像機、云臺、鏡頭的動作或對系統(tǒng)配置進行操作。

另一個應用是應用程序網(wǎng)絡擴展。Web服務已成為支撐現(xiàn)代應用程序技術和系統(tǒng)核心組件，現(xiàn)今約87%的企業(yè)用戶都希望為他們的程序添加上基于Web的用戶接口。嵌入式Web服務器很好地提供了Internet網(wǎng)絡的接口，將應用程序和Web接口結合起來，是應用程序網(wǎng)絡擴展的解決方案。

參考文獻

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