基于嵌入式Web服務(wù)器的溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控的研究
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3.1 單片機(jī)中TCP／IP協(xié)議的嵌入
嵌入式系統(tǒng)接入Internet同PC機(jī)接入Internet一樣，必須要有相應(yīng)通信協(xié)議。目前Internet主要采用TCP/IP協(xié)議，因此，采用嵌入式系統(tǒng)通過TCP/IP協(xié)議接入Internet的方案，嵌入式系統(tǒng)對信息進(jìn)行TCP/IP協(xié)議處理，使其變成可以在Internet上傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包和以太網(wǎng)幀。
溫室中的主控單片機(jī)要作為Web服務(wù)器接入以太網(wǎng)，必須嵌入TCP／IP協(xié)議。Internet通信協(xié)議對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU速度、存儲(chǔ)器容量等要求比較高，用于PC機(jī)不存在任何困難，但用于自身資源有限的嵌入式系統(tǒng)就必須考慮性價(jià)比，根據(jù)需要有所取舍，合理選擇通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)和處理方案。根據(jù)所選的單片機(jī)C8051F020的資源，對TCP／IP協(xié)議做了裁減，系統(tǒng)中使用了ARP、RARP、ICMP、UDP、HTTP等部分協(xié)議，即可保證單片機(jī)接入以太網(wǎng)，同時(shí)亦保證有足夠小的代碼量。
根據(jù)實(shí)際需要，該系統(tǒng)采用一種簡化的TCP／IP 4層網(wǎng)絡(luò)模型，分別為：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層。應(yīng)用層傳遞來自以太網(wǎng)和數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)作打包拆包處理；傳輸層采用用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議UDP；網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議，還要實(shí)現(xiàn)能報(bào)告數(shù)據(jù)傳輸差錯(cuò)等情況的ICMP協(xié)議；鏈路層由控制同一物理網(wǎng)絡(luò)上不同機(jī)器間數(shù)據(jù)傳送的底層協(xié)議組成。在簡化的TCP／IP協(xié)議4層模型中，鏈路層部分由RTL8019AS完成，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層由溫室控制的單片機(jī)來處理，應(yīng)用層則根據(jù)需要可以在單片機(jī)內(nèi)完成，也可以由單片機(jī)轉(zhuǎn)給用戶或終端設(shè)備完成[3]。
3.2 單片機(jī)控制以太網(wǎng)卡工作過程
系統(tǒng)在上電工作時(shí)首先要進(jìn)行初始化，即初始化單片機(jī)C8051F020和RTL8019AS，進(jìn)行工作參數(shù)和條件的設(shè)置，主要是一些寄存器的配置和內(nèi)置RAM空間的分配。初始化之后，由于MCU系統(tǒng)中的TCP/IP是直接面向硬件的，沒有嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，程序結(jié)構(gòu)一般采用順序執(zhí)行和硬件中斷相結(jié)合的方式，與操作系統(tǒng)的多進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的方式截然不同。當(dāng)所有初始化完成之后，就采用查詢方式開始工作，程序流程圖見圖2。 本文引用地址：http://2s4d.com/article/173726.htm
當(dāng)系統(tǒng)接入以太網(wǎng)開始運(yùn)行時(shí)，首先進(jìn)行地址解析，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行“身份識別”，當(dāng)用戶通過瀏覽器發(fā)出請求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)芯片驅(qū)動(dòng)程序接收以太網(wǎng)幀形式的用戶請求，然后傳輸給上層協(xié)議逐層分離取出用戶請求，控制系統(tǒng)根據(jù)用戶請求調(diào)用單片機(jī)C8051F020外圍傳感器采集溫室內(nèi)相應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)逐層打包，最后交給以太網(wǎng)芯片RTL8019AS封裝成以太網(wǎng)幀發(fā)送出去。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，則重復(fù)多次數(shù)據(jù)發(fā)送過程，便可完成一個(gè)數(shù)據(jù)的完整傳輸。在終端可以以Web網(wǎng)頁的形式供用戶瀏覽和做出進(jìn)一步的判斷控制。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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