嵌入式Web服務器的實現

摘 要 嵌入式Web服務器是指將Web服務器嵌入到現場測試和控制設備中，在相應的硬件平臺和軟件系統的支持下，使傳統的測試和控制設備轉變為具備了以TCP/IP為底層通信協議，Web技術為核心的基于互聯網的網絡測試和控制設備。

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

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

2 網絡接口的實現

網絡接口是Web服務器與外界交流的接口。操作系統提供網絡協議棧的支持，最主要是TCP/IP以及socket套接字系統函數庫。網絡接口使用操作系統提供的socket函數族建立可遠程通信的套接字。它分兩部分，一部分在系統初始化的時候建立，另一部分在HTTP引擎模塊里面實現。網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（通常是網絡上的不同節點的進程）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。根據請求的內容，判斷是屬于動態內容還是靜態內容，如果是動態內容則調用相應的動態處理函數，如果是靜態內容則訪問VFS獲得相應的內容。然后將獲得的內容包裝成為HTTP響應，返回給客戶端。中心處理模塊還實現控制管理信息和容錯機制。

2.2 動態文件預處理器

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

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

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，用戶通過網絡對設備配置、控制、監測，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網接入能力的帶有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測、控制的功能，而且根據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控（Monitor）變成為管理（Manage）。其中基于嵌入式WEB服務器的視頻監控系統現已成為視頻監控系統的主流技術，在嵌入式系統中集成嵌入式Web視頻服務器，采用嵌入式實時多任務操作系統；內置一個嵌入式Web服務器。攝像頭送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內部總線送到內置的Web服務器，網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配置進行操作。

另一個應用是應用程序網絡擴展。Web服務已成為支撐現代應用程序技術和系統核心組件，現今約87%的企業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網絡的接口，將應用程序和Web接口結合起來，是應用程序網絡擴展的解決方案。

參考文獻

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