摘要：討論基于TCP/IP協(xié)議棧，利用8位單片機構(gòu)建嵌入式WebServer的具體技術(shù)及相關(guān)實現(xiàn)方案;給出系統(tǒng)硬件原理框圖和有關(guān)軟件實現(xiàn)的代碼框架結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：WebServer TCP/IP協(xié)議棧 套接字 引 言 　　利用8位微控制器通過ISP(Internet服務(wù)供應(yīng)商)，在不需要使用PC機或高檔單片機的情況下接入互聯(lián)網(wǎng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的迅猛發(fā)展和 IA(信息電器)的出現(xiàn)，該應(yīng)用系統(tǒng)正逐步取代傳統(tǒng)的以PC為中心的應(yīng)用，成為未來Internet發(fā)展中的主力軍;將會廣泛應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)、工業(yè)智能化從站系統(tǒng)、LED網(wǎng)絡(luò)控制顯示屏系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全加密系統(tǒng)等各個方面。 　　利用單片機實現(xiàn)嵌入式WebServer方案的主要技術(shù)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(xié)議的處理，使之變成可以在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包以及可以在內(nèi)置Web頁上瀏覽的數(shù)據(jù)。　 1 應(yīng)用方案 1.1 方案簡介 　　利用單片機實現(xiàn)嵌入式WebServer,大體可有以下三種形式: 　　① MCU+專用網(wǎng)絡(luò)芯片，如E1552、Webchip PS2000等。此種方案的主要優(yōu)點是：應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計工程師完全不必考慮任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，只需要解釋并執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)芯片傳送過來的指令和數(shù)據(jù)就可以實現(xiàn)與 Internet網(wǎng)絡(luò)連接。

　　② EMIT技術(shù)。EMIT采用桌面計算機或高性能的嵌入式處理器作為網(wǎng)關(guān)，稱為emGateway，上面支持TCP/IP協(xié)議并運行HTTP服務(wù)程序，形成一個用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進行遠程訪問的服務(wù)器。emGateway通過RS232、RS485、CAN等輕量級總線與外設(shè)聯(lián)系起來，每個外設(shè)的應(yīng)用程序中包含一個獨立的通信任務(wù)，稱為emMicro，監(jiān)測嵌入式設(shè)備中預(yù)先定義的各個變量，并將結(jié)果反饋到emGateway中;同時emMicro還可以解釋emGateway的命令，修改設(shè)備中的變量或進行某種控制。該方案中復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通過emGateway在PC機上實現(xiàn)的，應(yīng)用系統(tǒng)MCU只處理較簡單的emNet協(xié)議，進行網(wǎng)際連接。 　　③MCU直接實現(xiàn)形式。實現(xiàn)該形式的Web Server，可選用多種型號的MCU來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如AT89C8252、SX52BD100等，并可根據(jù)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(jié)構(gòu)大致相同。 　　顯然以上方案中，以“MCU直接實現(xiàn)形式”的硬件結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(qū)動下指令執(zhí)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(jù)不同的要求來配置 MCU。以太網(wǎng)控制芯片可采用RealTek公司的RTL8019AS。該芯片是一款全雙工以太網(wǎng)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(nèi)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(wǎng)控制芯片RTL8019AS，進而完成接入網(wǎng)絡(luò)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(shù)方案最大的特點在于：用簡潔硬件構(gòu)架應(yīng)用平臺，使原本硬件成本所需的支出可用于相對復(fù)雜的軟件開發(fā)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(shè)計 　　整個系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。當數(shù)據(jù)包通過RJ45接口傳送到RTL8019AS和MCU后,系統(tǒng)內(nèi)部的TCP/IP堆棧進行數(shù)據(jù)包解析和流向判斷，然后進行解包或者打包的動作，以繼續(xù)進行后續(xù)工作。顯然，最終的處理結(jié)果都要通過WebServer來進行。 2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的實現(xiàn) 　　通常，所謂的TCP/IP協(xié)議是一個四層協(xié)議系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層(含IP協(xié)議)、傳輸層(含TCP協(xié)議)和應(yīng)用層，每一層負責不同的功能。基于TCP/IP協(xié)議可以實現(xiàn)多種功能應(yīng)用，如： HTTP(超文本傳輸控制協(xié)議)、TELNET(遠程登錄)、 FTP(文件傳輸協(xié)議)、SMTP(簡單郵件傳送協(xié)議)、SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)等。本文主要討論HTTP， 也就是WebServer在應(yīng)用層的主要構(gòu)成協(xié)議。當然，用戶也可以根據(jù)需要附加其它的協(xié)議功能。 2.1 TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn) 　　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(yīng)用程序進程或用戶，另一端則為底層協(xié)議，如IP協(xié)議。TCP在建立連接過程中采用三向握手機制，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠