一、概述

隨著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(yīng)用可以被部署在嵌入式平臺之上，同時各種嵌入式設(shè)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之間連通的問題，使得通過嵌入式互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)中嵌入式設(shè)備的在線遠程訪問、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(shè)備進行高效、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)，研究并實現(xiàn)了一種用于嵌入式設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用客戶端)服務(wù)器架構(gòu)#通過在嵌入式設(shè)備中內(nèi)建一個嵌入式web服務(wù)器，可使得相應(yīng)的嵌入式設(shè)備直接接入internet。同時用戶可使用標準的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器#通過網(wǎng)絡(luò)對此設(shè)備進行訪問%控制和管理。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

微處理器(mpu)和微控制器(mcu)用于嵌入式設(shè)備的監(jiān)視和控制，成為嵌入式系統(tǒng)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，給實際使用造成很大的不便。ei是一種用于嵌入式設(shè)備接入internet的互聯(lián)技術(shù)，它可使嵌入式設(shè)備方便可靠地接入internet中。

為了使嵌入式設(shè)備可以連接到internet并讓用戶通過標準的web瀏覽器對其進行操作，ei的關(guān)鍵技術(shù)在于使嵌入式設(shè)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)用戶而言，ews提供了一個基于web的圖形界面，以便于其對接入internet的多種嵌入式設(shè)備進行統(tǒng)一的標準化管理，而不再需要特殊的專用協(xié)議和管理軟件。監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

三、軟件架構(gòu)

采用瀏覽器/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，其中包括兩部分——網(wǎng)絡(luò)瀏覽器與ews，ews通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)其功能。在實際應(yīng)用中，ews被配置在嵌入式設(shè)備中，作為設(shè)備的一部分而存在，這使得該設(shè)備無需更多改動或配置即可直接接入網(wǎng)絡(luò)。與此同時ews還內(nèi)建了tcp/ip協(xié)議棧、嵌入式文件系統(tǒng)、設(shè)備網(wǎng)關(guān)及硬件接口等組件，其基本架構(gòu)如圖2所示。

在該架構(gòu)中，嵌入式文件系統(tǒng)對事先配置的監(jiān)控頁面進行存儲和管理。嵌入式設(shè)備網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)了tcp/ip與實際使用的特定設(shè)備自身控制協(xié)議之間的相互轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)了雙向透明通信。兩種不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)便可通過嵌入式設(shè)備相互連接，而硬件接口則負責(zé)ews、硬件設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)之間的連接。

當(dāng)本系統(tǒng)工作時，首先ews接收到來自局域網(wǎng)的客戶端基于網(wǎng)址的請求并回應(yīng)該請求。通過回應(yīng)事先配置好并存放在嵌入式文件系統(tǒng)中的監(jiān)控網(wǎng)頁界面，用戶可通過標準的瀏覽器向遠端設(shè)備發(fā)送指令。該指令經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)傳送后被設(shè)備網(wǎng)關(guān)接收，設(shè)備網(wǎng)關(guān)將其翻譯為專用指令并進一步傳遞給硬件設(shè)備本身。與此同時，設(shè)備數(shù)據(jù)或信號也被傳輸給遠程客戶端以供用戶查看。

四、嵌入式文件系統(tǒng)

在實際工作時，根據(jù)客戶端瀏覽器的請求，ews將相應(yīng)的管理頁面發(fā)送至客戶端。因此對于本系統(tǒng)來說，必需要實現(xiàn)對這些頁面文件的存儲和訪問管理，為此在本系統(tǒng)中內(nèi)建了一個嵌入式文件系統(tǒng)以便于對flash中的頁面文件及其他數(shù)據(jù)進行管理和訪問控制。

文件系統(tǒng)根據(jù)文件的名稱、長度及起始地址對其進行管理。在結(jié)構(gòu)上，該文件系統(tǒng)并未采用多級目錄，而是將所有的文件都列于單個根目錄之下。這種目錄結(jié)構(gòu)雖然并不適合于容量快速增加的文件系統(tǒng)，但定位和提取文件的速度有較大的優(yōu)勢。

當(dāng)本監(jiān)控系統(tǒng)的文件需要進行較大的變更時，可通過tftp協(xié)議對文件系統(tǒng)進行重構(gòu)。雖然這種文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能比較簡單，但可滿足絕大多數(shù)情況下嵌入式互聯(lián)網(wǎng)的需求，即頻繁地文件訪問和較少地文件變更。

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