一、概述

隨著(zhù)internet的廣泛普及和通信技術(shù)的高速發(fā)展，大量基于tcp/ip的internet應用可以被部署在嵌入式平臺之上，同時(shí)各種嵌入式設備可以和pc機一樣連入網(wǎng)絡(luò )之中。由此發(fā)展的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(ei)解決了不同網(wǎng)絡(luò )與internet之間連通的問(wèn)題，使得通過(guò)嵌入式互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò )中嵌入式設備的在線(xiàn)遠程訪(fǎng)問(wèn)、控制與管理成為可能。目前，對分布在internet網(wǎng)絡(luò )中的嵌入式設備進(jìn)行高效、可靠的集中遠程控制和管理成為嵌入式技術(shù)中較為高端的課題。

基于嵌入式網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，研究并實(shí)現了一種用于嵌入式設備的監控系統。該系統采用客戶(hù)端)服務(wù)器架構#通過(guò)在嵌入式設備中內建一個(gè)嵌入式web服務(wù)器，可使得相應的嵌入式設備直接接入internet。同時(shí)用戶(hù)可使用標準的網(wǎng)絡(luò )瀏覽器#通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對此設備進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)%控制和管理。

二、系統架構

微處理器(mpu)和微控制器(mcu)用于嵌入式設備的監視和控制，成為嵌入式系統的核心。為了在不同的mpu/mcu間相互通信，許多工業(yè)項目采用rs-232、rs-485及can等通信標準，但這些途徑的通信速度和距離都有較大局限性，若要將其與internet互聯(lián)需要特殊的嵌入式網(wǎng)關(guān)的支持，給實(shí)際使用造成很大的不便。ei是一種用于嵌入式設備接入internet的互聯(lián)技術(shù)，它可使嵌入式設備方便可靠地接入internet中。

為了使嵌入式設備可以連接到internet并讓用戶(hù)通過(guò)標準的web瀏覽器對其進(jìn)行操作，ei的關(guān)鍵技術(shù)在于使嵌入式設備可以支持http服務(wù)并具有web服務(wù)器的功能。對于網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)而言，ews提供了一個(gè)基于web的圖形界面，以便于其對接入internet的多種嵌入式設備進(jìn)行統一的標準化管理，而不再需要特殊的專(zhuān)用協(xié)議和管理軟件。監控系統的架構如圖1所示。

三、軟件架構

采用瀏覽器/服務(wù)器的結構實(shí)現，其中包括兩部分——網(wǎng)絡(luò )瀏覽器與ews，ews通過(guò)嵌入式網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現其功能。在實(shí)際應用中，ews被配置在嵌入式設備中，作為設備的一部分而存在，這使得該設備無(wú)需更多改動(dòng)或配置即可直接接入網(wǎng)絡(luò )。與此同時(shí)ews還內建了tcp/ip協(xié)議棧、嵌入式文件系統、設備網(wǎng)關(guān)及硬件接口等組件，其基本架構如圖2所示。

在該架構中，嵌入式文件系統對事先配置的監控頁(yè)面進(jìn)行存儲和管理。嵌入式設備網(wǎng)關(guān)實(shí)現了tcp/ip與實(shí)際使用的特定設備自身控制協(xié)議之間的相互轉換，從而實(shí)現了雙向透明通信。兩種不同結構的網(wǎng)絡(luò )便可通過(guò)嵌入式設備相互連接，而硬件接口則負責ews、硬件設備及網(wǎng)絡(luò )之間的連接。

當本系統工作時(shí)，首先ews接收到來(lái)自局域網(wǎng)的客戶(hù)端基于網(wǎng)址的請求并回應該請求。通過(guò)回應事先配置好并存放在嵌入式文件系統中的監控網(wǎng)頁(yè)界面，用戶(hù)可通過(guò)標準的瀏覽器向遠端設備發(fā)送指令。該指令經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)傳送后被設備網(wǎng)關(guān)接收，設備網(wǎng)關(guān)將其翻譯為專(zhuān)用指令并進(jìn)一步傳遞給硬件設備本身。與此同時(shí)，設備數據或信號也被傳輸給遠程客戶(hù)端以供用戶(hù)查看。

四、嵌入式文件系統

在實(shí)際工作時(shí)，根據客戶(hù)端瀏覽器的請求，ews將相應的管理頁(yè)面發(fā)送至客戶(hù)端。因此對于本系統來(lái)說(shuō)，必需要實(shí)現對這些頁(yè)面文件的存儲和訪(fǎng)問(wèn)管理，為此在本系統中內建了一個(gè)嵌入式文件系統以便于對flash中的頁(yè)面文件及其他數據進(jìn)行管理和訪(fǎng)問(wèn)控制。

文件系統根據文件的名稱(chēng)、長(cháng)度及起始地址對其進(jìn)行管理。在結構上，該文件系統并未采用多級目錄，而是將所有的文件都列于單個(gè)根目錄之下。這種目錄結構雖然并不適合于容量快速增加的文件系統，但定位和提取文件的速度有較大的優(yōu)勢。

當本監控系統的文件需要進(jìn)行較大的變更時(shí)，可通過(guò)tftp協(xié)議對文件系統進(jìn)行重構。雖然這種文件系統的結構和功能比較簡(jiǎn)單，但可滿(mǎn)足絕大多數情況下嵌入式互聯(lián)網(wǎng)的需求，即頻繁地文件訪(fǎng)問(wèn)和較少地文件變更。

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