【正文】 比如數(shù)控設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等，這樣可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)鼉，并降低產(chǎn)品的成本；在辦公自動(dòng)化設(shè)備方面更多的嵌入式的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使得人們對(duì)于工業(yè)設(shè)備的運(yùn)作、管理非常方便；在銷售方面，很多嵌入式的Pos系統(tǒng)，使得商品銷售實(shí)現(xiàn)電子化；在醫(yī)療方面，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用使得醫(yī)療設(shè)備更加小巧，自動(dòng)化程度得到提高。 3)家用電氣這里特別需要指出的是嵌入式系統(tǒng)在家用電氣中的應(yīng)用。在這方面的應(yīng)用使得人們的生活質(zhì)量的提高，也足人們認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)最直接的方式。隨著嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)一步高度集成化，人們的生活日益方便。 第3章 嵌入式Web服務(wù)器 概述隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一格重要組成部分。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得B/S（客戶端/服務(wù)器）應(yīng)用方式已成為一種潮流。它的基礎(chǔ)是客戶端要有一個(gè)瀏覽器程序，服務(wù)器端要有一個(gè)對(duì)應(yīng)的Web服務(wù)器。一般網(wǎng)站都采用大型的通用Web服務(wù)器，但對(duì)于一般的管理信息系統(tǒng)或中小型應(yīng)用系統(tǒng)，所需的功能比較簡(jiǎn)單，如仍采用通用Web服務(wù)器，無疑是資源的浪費(fèi)。解決方法是使用功能相對(duì)簡(jiǎn)單，體積更小、消耗資源更少的簡(jiǎn)單Web服務(wù)器，于是嵌入式Web服務(wù)器就應(yīng)運(yùn)而生了。 Web服務(wù)器原理從功能上來講，Web服務(wù)器監(jiān)聽用戶機(jī)的服務(wù)請(qǐng)求，根據(jù)用戶請(qǐng)求的類型提供相應(yīng)得服務(wù)。用戶端使用Web瀏覽器和Web服務(wù)器進(jìn)行通信。Web服務(wù)器在接受到用戶端的請(qǐng)求后，處理用戶請(qǐng)求并返回需要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常以格式固定、含有文本和圖片的頁(yè)面出現(xiàn)在用戶端瀏覽器。 嵌入式Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)原理嵌入式Web服務(wù)器是指將Web服務(wù)器引入到現(xiàn)場(chǎng)嵌入式設(shè)備中，并駐留其中有限的代碼空間內(nèi)。與傳統(tǒng)的Web應(yīng)用相比，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并將信息采集和信息發(fā)布都集成到現(xiàn)場(chǎng)的嵌入式設(shè)備中。在相應(yīng)得軟硬件平臺(tái)支持下，利用標(biāo)準(zhǔn)的接口形式和通信協(xié)議，內(nèi)嵌于嵌入式設(shè)備的Web服務(wù)器可以向任何接入到它所在網(wǎng)絡(luò)的合法用戶提供統(tǒng)一的基于瀏覽器方式的操作和控制界面，此時(shí)瀏覽器成了設(shè)備的前端控制板。當(dāng)前在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍度胧絎ebServer,大體可分為2種實(shí)現(xiàn)方案：（1）基于網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的嵌入式設(shè)備Internet接入；（2）直接實(shí)現(xiàn)TCP/IP的嵌入式設(shè)備Internet接入。本課題中采用第二種實(shí)現(xiàn)方案。 第4章 嵌入式WEB服務(wù)器所需協(xié)議及實(shí)現(xiàn)4．1嵌入式WEB服務(wù)器所需協(xié)議的層次關(guān)系 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常分不同層次進(jìn)行開發(fā)，每一層分別負(fù)責(zé)不同的通信功能。一個(gè)協(xié)議簇，比如TCP／IP，是一組不同層次上的多個(gè)協(xié)議的組合。TCP／IP通常被認(rèn)為是一個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)。由于WEB服務(wù)屬于應(yīng)用層，采用的是HTTP協(xié)議， 用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程TCPUDPIPICMPICMPRARPARP硬件接口應(yīng)用層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層 TCP／IP協(xié)議簇的層次關(guān)系在嵌入式WEB服務(wù)器工作時(shí)，H1TrP數(shù)據(jù)首先被封 裝成TCP報(bào)文，然后TCP報(bào)文被封裝成IP數(shù)據(jù)包，最后 由以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序?qū)P數(shù)據(jù)包封裝為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀并 通過以太網(wǎng)接口芯片RTL8019AS發(fā)送到InteInet上。具 體封裝格式可以參見參考文獻(xiàn)5。 4．2嵌入式WEB服務(wù)器各協(xié)議實(shí)現(xiàn) 當(dāng)嵌入式WEB服務(wù)器收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀時(shí)，數(shù)據(jù) 就按圖2的層次關(guān)系進(jìn)行各協(xié)議的首部剝離，最后得到 的是H1TrP協(xié)議數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)接口芯片的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)程序參見參考文獻(xiàn) 9。ARP、IP及ICMP協(xié)議都比較簡(jiǎn)單， 基本上是按協(xié)議的封裝格式進(jìn)行數(shù)據(jù)填充。在單片機(jī)上 實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議無需太大改動(dòng)，要占用一定的存儲(chǔ)空間， 但對(duì)系統(tǒng)的資源占用不多。具體的實(shí)現(xiàn)可以參見參考文獻(xiàn)5和8 。本文主要介紹TCP／IP協(xié)議的簡(jiǎn)化和實(shí)現(xiàn)。4．3簡(jiǎn)化TCP協(xié)議的實(shí)現(xiàn) TCP協(xié)議是整個(gè)TCP／IP協(xié)議的核心，也是整個(gè) TCP／IP協(xié)議簇中最復(fù)雜的協(xié)議。TCP協(xié)議是專門設(shè)計(jì)用 于在不可靠的Internet上提供可靠的、端到端的字節(jié)流 通信的協(xié)議。InteInet不是一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)，不同部分可 能具有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、帶寬、延遲、分組大小以及其它 特性。TCP被設(shè)計(jì)成能動(dòng)態(tài)滿足互聯(lián)網(wǎng)的要求，并且足以能面對(duì)多種出錯(cuò) 。 考慮到嵌入式WEB服務(wù)器是面向工控領(lǐng)域，數(shù)據(jù) 量小，要求能夠?qū)崿F(xiàn)主要的WEB功能即可。所以在嵌入 式系統(tǒng)中，為了減少資源的占用和提高實(shí)時(shí)性，通常要對(duì)TCP協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)化。在本文中，對(duì)TCP協(xié)議的簡(jiǎn)化主要有如下幾點(diǎn)：(1)只實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端的TCP連接管理。 (2)對(duì)TCP狀態(tài)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)化，只實(shí)現(xiàn)正常流程TCP 處理，不處理異常情況。 (3)將TCP的傳輸窗口設(shè)置為1，這樣就不用考慮 TCP的滑動(dòng)窗口管理和擁塞控制。 (4)忽略TCP選項(xiàng)，不支持服務(wù)類型和安全選項(xiàng)。 (5)不支持連接隊(duì)列，也就是每次僅僅進(jìn)行一個(gè)TCP連接。 CLOSEDLISTENDSYN RECVCLOSEDESTABILSHEDCLOSED開始被動(dòng)打斷收SYN，發(fā)送SYN+ACK收ACK收FIN發(fā) ACK發(fā)FIN被動(dòng)關(guān)閉收ACK，它主要保留了建立 TCP連接所必需的三次握手過程，其余的狀態(tài)是出于 TCP連接的健壯性考慮，在本設(shè)計(jì)中考慮現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)傳輸故障很少，同時(shí)嵌入式WEB服務(wù)器數(shù)據(jù)量小，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)請(qǐng)求可以通過一個(gè)IP包完成，所以可以忽略這些異常狀態(tài)。 簡(jiǎn)化后的TCP狀態(tài)機(jī)只在6個(gè)狀態(tài)：TCP—LIS—TEN、TCP—SYN—RECV、TCP—SYN—SENT、TCP—ES— TABLISHED、TCPCLOSE_WAIT、TCP_ LAST_ ACK。在狀態(tài)遷移條件中，SYN表示同步序號(hào)，ACK代表確認(rèn)，F(xiàn)IN表示發(fā)送方完成數(shù)據(jù)發(fā)送，在TCP數(shù)據(jù)包中都有相應(yīng)字段進(jìn)行表示。在C51程序里每一個(gè)狀態(tài)可以用一個(gè)處理函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，通過一個(gè)全局變量來保存TCP所處狀態(tài)，這樣就實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化TCP狀態(tài)機(jī)的功能。每個(gè)狀態(tài)都設(shè)置有超時(shí)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間較PC機(jī)短，一旦超時(shí)就關(guān)閉連接以防止阻塞。 HTTP協(xié)議的實(shí)現(xiàn) HTTP協(xié)議的每一次交互由一個(gè)ASCII碼請(qǐng)求，跟著個(gè)與RFC 822類似的MIME的應(yīng)答組成 。HTTP協(xié)議由從瀏覽器到服務(wù)器的請(qǐng)求集和從另一個(gè)方向來的應(yīng) 答集組成。HTTP協(xié)議中的請(qǐng)求和被稱為方法(Method) 與TCP協(xié)議的處理相似，本嵌入式WEB服務(wù)器只需要 對(duì)瀏覽器發(fā)送的方法進(jìn)行響應(yīng)即可。對(duì)嵌入式WEB服 務(wù)器來說，只要能夠?qū)g覽器的GET、POST方法進(jìn)行響 應(yīng)就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程讀寫訪問了。瀏覽器發(fā)送到WEB服 務(wù)器端的請(qǐng)求格式一般為方法名稱空格 URL協(xié)議版本，如“GET／Index．Html HTTP／ 1．0”表示使用的方法是GET，請(qǐng)求WEB服務(wù)器發(fā)送Index．html頁(yè)面。在嵌入式WEB服 務(wù)器中，由于沒有必要建立文件系統(tǒng)，所以瀏覽器發(fā)送到WEB服務(wù)器的請(qǐng)求中的URL中的文件名部分應(yīng)替換為 事先約定的字符。當(dāng)嵌入式WEB服務(wù)器找到瀏覽器要求的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)內(nèi)容替換預(yù)設(shè)HTML網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)部分，然后復(fù)制到TCP數(shù)據(jù)段中。這樣瀏覽器接收到的數(shù)據(jù)就是一個(gè)可以在瀏覽器中正常顯示的WEB頁(yè)面。當(dāng)然如果只是為了遠(yuǎn)程讀寫訪問，無需在瀏覽器中顯示，也可以只傳送所需數(shù)據(jù)。 第5章 嵌入式WEB服務(wù)器硬件設(shè)計(jì)5．1單片機(jī)的選擇與特點(diǎn)5．1．1單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)給現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。目前，單片機(jī)以其高可靠性