一种嵌入式WEB服务器的设计与实现

1、一种嵌入式WEB服务器的设计与实现 摘要介绍了一种嵌入式服务器的设计与实现，实现了以太网与总线网 络的直接互连，使用户可以使用机通过进行远程访问和控制服务器，从而 能够将工业现场测控层监测设备得到的数据方便快捷地送到异地的管理 监控层。 关键词服务器以太网总线在企业自动化的工业现场，下层车间的监测 设备之间都是采用现场总线相互连接，而企业的管理层和生产监控层都是 连于以太网的，甚至是位于异地的连于互连网上的。 为了使工业现场的现场总线上的设备和管理监控层之间的能够通信, 同时改善故障检测和设备维护的远程访问能力，笔者在总线网与以太网的 互连系统中设计了一个嵌入式服务器。 1嵌入式服务器硬件设计

2、通常嵌入式系统硬件包括微控制器、存储器 及外设器件和/端口等，其核心是嵌入式微控制器。 为适应上网需求，嵌入式微控制器不仅要具有传统的控制功能，还要 具有与因特网连接的功能。 而公司的52芯片能比较容易实现/协议，选择它作为微控制器。 关于传输媒质，采用最常用的连接模式即通过以太网连接，利用网络 接口控制器8019实现数据链路层协议。 8019采用台湾公司生产的8019芯片。 嵌入式服务器硬件结构框图如图 1 所示。 嵌入式服务器用 52 微控制器作为处理器， 以太网驱动芯片 8019经耦 合隔离滤波器 61101 和 45 接口接入以太网，配有 232 和总线两个扩展接 口，可以将具有 23

3、2 接口的设备或采用总线协议通信的设备连到以太网上。 232 接口采用 232 芯片，总线控制器采用公司的 000 芯片，收发器采 用公司的 82250。 52 图1 数据的流向为请求和控制信息从局域网中来， 通过 45送到 8019， 8019 负责将以太网帧的首部和尾部信息剥离，将处理后的数据包送入 的协议栈，由协议栈对数据包进行解析，得到原始的请求和控制信息。 请求和控制信息再经过 000 进行协议格式的数据封装， 再与现场的总 线设备进行通信。 请求和控制的回复信息到局域网的过程正好相反。 在嵌入式服务器的硬件设计中，在确保通信功能顺利实现的同时，充 分利用了 52芯片口灵活配置的特点

4、， 最大程度地节约了微控制器 52 的 硬件资源。 图 2 为服务器主要芯片连接电路简图，结合本图详细分析系统硬件设 计。 118019 驱动程序实现 019 是台湾公司制造的一种高集成度的全双工 10 以太网控制芯片，实现了基于协议的层的全部功能，内置 16 的、双通 道和完成数据包的接收和发送功能。 在网关设计中，使用跳线模式置为高来硬配置 019 为 8 位模式；使用 了 8019的低五位地址线04以及低8位数据线07。 为满足8019的时序，8019高端地址519须设置为0300。 019 的低 8 位数 52的口的04脚作为地址线连接 8019的低5位地址线，57作为 控制线分别连接

5、读写时序控制脚、；口作为数据线连接 据线；口保留，用作日后扩展。 设计中采用 2464 这样一个 8 的来保存服务器的配置信息，如网关地 址、地址和 000 的网络标示符、网络掩码和总线定时0、 1 等。 这样就能够灵活方便地修改网关参数，适应不同环境，同时也考虑到 以后的扩展。 图 2 要实现嵌入式服务器接入以太网，就要对 8019 进行编程，完成 以太网帧的数据收发，相当于实现机中网卡的驱动程序功能。 首先要对 8019 进行复位，并将其设置为跳线模式；然后对 8019 的工 作参数进行设置，以使其开始工作；接下来读写 8019 的以完成数据包的 接收和发送。 程序流程如图 3 所示。 1

6、 2 协议栈的实现并不是所有的协议在嵌入式服务器中都要实现， 应根据项目要求有选择地加以实现。 以太网数据的传输采用地址来识别，而协议提供地址和数据链路层使 用的地址之间的转换功能，为了保证系统在以太网的通信，首先要实现协 议；由于嵌入式服务器要能在上通信，在网络层一定要实现协议，还要实 现能报告数据传送差错等情况的协议；在应用层，主要实现远端主机通过 浏览器的访问控制方式，所以要实现协议。 而协议是基于协议实现传输的，加上协议是面向可靠的数据流的传输， 基于应用的需要和对可靠性的要求，在传输层采用协议，并对协议进行简 化处理，主要针对协议开发协议。 &;由于嵌入式系统的资源有限，因此将协议最

7、大幅度精简，以提高 程序的运行速度，减少在 52 存储器中占用的空间。 协议栈主流程图如图 4 所示。 范文先生网收集整理精简协议主要遵循以下两个原则 1 协议内容精简 嵌入式服务器的实现需要、等网络协议的支持，每一个完整协议都很 庞大，在存储容量并不大的 52 上全部实现是不现实的。 应该在保证实现网络通信基本功能的前提下尽可能地精简协议，确定 出协议的哪一部分是必需的，哪一部分可以省略，以满足系统要求。 2 协议接口层次明确协议分布在链路层、网络层、传输层和应用层 上，是分层实现的，每一层只负责处理通信过程中的一部分问题，其它层 不能实现其功能。 采用模块化的设计思路，如果需要修改哪个协议

8、，只需修改相应模块 的功能，其它模块不用改动。 协议分层简化了程序的设计和调试，每层的协议相互独立，使协议的 开发更高效。 在网络系统中，按照分层的思想，从网络最底层开始每一层都为高层 提供服务，明确层间接口对软件开发十分重要。 2 嵌入式服务器应用程序的实现简称模式已经成为流行的开发模 式，课题中的嵌入式服务器要实现的功能主要是现场实时数据发布功能。 访问模式是和之间的直接访问。 客户和服务器间的中间节点不对请求及响应做任何操作，只需在客户 端采用如这样的浏览器对服务器上的数据进行浏览，不用开发客户端程序。 采用/结构具有如下优势具有分布性特点，可以随时随地进行业务处 理；系统维护或升级只在

9、服务器端， 对客户端无须进行改动，只需要改变 服务器端网页，即可实现所有用户的同步更新，易于维护和升级；开发简 单，共享性强。 图 4 访问模式只需对服务器端程序进行开发。 在服务器端形成动态网页最常用的工具有和。 由于采用的嵌入式芯片 52只有 4存储容量，在 52中既实现协议栈， 又实现和的功能是很困难的。 所以可以采用字节传输方式针对 52 用汇编语言编程实现动态网页。 能够被传送到浏览器并且在浏览器所在的本地机上运行。 本设计正是利用了这一特性改进了传统的模式设计出的应用程序， 对于管理和处理动态数据也是一种行之有效的技术。 能实时表示从轮询得到的更新信息，利用这个特性显示实时数据。 所以程序客户端采用设计实现。 嵌入式服务器接入以太网时，在程序中设置了自身的地址和地址，可 以与局域网上任一台微机通信。 服务器端主要实现两部分功能利用协议实现网页浏览功能