嵌入式網(wǎng)絡信息發(fā)布系統(tǒng)設計
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2 信息發(fā)布系統(tǒng)的單元交互
嵌入式網(wǎng)絡信息發(fā)布系統(tǒng)單元之間的通信可以分為兩層：服務器與數(shù)據(jù)庫交互、服務器與遠程終端通信。
2．1 服務器與數(shù)據(jù)庫交互層
該系統(tǒng)的服務器具有遠程監(jiān)控服務功能，包括Web服務器、文件服務器、本地控制服務器。其中，Web服務器提供信息網(wǎng)絡發(fā)布系統(tǒng)的用戶交互界面和業(yè)務邏輯處理模塊的運行環(huán)境；文件服務器主要提供系統(tǒng)管理的視頻、圖像等多媒體信息的存取服務；本地控制服務器主要管理轄區(qū)內(nèi)所有顯示終端的通信分發(fā)。
在服務器上編寫了具有人機交互功能的JSP靜態(tài)管理平臺界面，用戶可以通過該界面方便地進行圖形化操作，并將終端反饋的信息顯示在該界面，方便用戶獲取終端的運行情況，還為用戶提供有用戶權限管理、內(nèi)容管理、播放控制等模塊的監(jiān)控頁面。用戶只需登錄該管理平臺界面，即可通過網(wǎng)絡對遠程終端進行監(jiān)控。
服務器對數(shù)據(jù)庫的訪問采用JDBC兩層模型方法。JDBC是一種用于執(zhí)行SQL語句的Java API，利用這種方法可以方便地與數(shù)據(jù)庫建立連接，發(fā)送操作數(shù)據(jù)庫的語句，并處理結果。兩層模型可使得Java Applet或應用程序?qū)⒅苯优c數(shù)據(jù)庫進行交互。
服務器與數(shù)據(jù)庫服務器的數(shù)據(jù)交互主要用于存取終端基本狀態(tài)信息。例如：網(wǎng)絡連接是否正常，連接在同一個服務器的各個終端ID號，終端硬盤的空間大小，硬盤中的內(nèi)容等。指令的生成依賴于該模塊在數(shù)據(jù)庫中所查詢到的終端狀態(tài)標志位。當服務器對某終端進行相應的控制操作時，首先從數(shù)據(jù)庫中讀取出該終端當前的狀態(tài)標志位，根據(jù)這些標志位進行邏輯判斷，生成本次控制操作所需要發(fā)送的XML文本指令。
2．2 服務器與遠程終端通信層
服務器與遠程終端的通信采用HTTP超文本傳輸協(xié)議，終端定時(初定8 s)發(fā)送請求到服務器。服務器接受到請求后，將相應的XML文本語言形式的控制操作指令發(fā)送到連接的網(wǎng)絡端口，遠程終端讀取端口的數(shù)據(jù)進行解析，完成本次控制操作。如果一定時間內(nèi)(初定1 min)沒有收到終端的消息，可斷定出現(xiàn)網(wǎng)絡異常(終端離線)。
終端系統(tǒng)正常啟動之后，系統(tǒng)將自動分配一段內(nèi)存空間，一部分用來存儲請求信息和控制指令，一部分作為消息隊列。然后，終端的狀態(tài)信息作為請求信息循環(huán)向指定IP地址(服務器)的端口(初定80端口)發(fā)送。終端請求成功后，服務器讀取端口接收的請求信息，將請求信息解析后作為終端的當前狀態(tài)信息，更新數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)標志位。同時，服務器也可以通過HTTP傳輸協(xié)議發(fā)送XML語言結構的文本指令給終端，終端接收到指令后進行解析，并對終端進行相應的控制操作。
3 信息發(fā)布系統(tǒng)的關鍵技術
嵌入式硬件的系統(tǒng)頻率、存儲空間、緩存大小、編碼和解碼等性能已經(jīng)達到了較高的技術水平。那么，對于嵌入式芯片在不同領域中的應用更依靠于操作系統(tǒng)和靈活的軟件設計思想來實現(xiàn)。
在該系統(tǒng)的設計中，服務器的設計需要考慮服務器與數(shù)據(jù)庫和終端的交互協(xié)議，當通過服務器控制多臺終端的時候，對于指令分發(fā)、數(shù)據(jù)包傳輸、以及數(shù)據(jù)庫的更新都存在著時序和邏輯問題。為了節(jié)省系統(tǒng)內(nèi)存的開銷，也要保證系統(tǒng)的實時性和可靠性，所以終端的操作系統(tǒng)選擇μC／OS-Ⅱ。該操作系統(tǒng)沒有集成網(wǎng)絡協(xié)議，所以結合其性能條件定制適合它的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。
3．1 終端網(wǎng)絡程序的設計
遠程終端的執(zhí)行效果只有到現(xiàn)場才可以觀察，那么，保證終端接收指令和對指令響應的可靠性是十分必要的。HTTP協(xié)議是一種文本協(xié)議，文本協(xié)議通常是用ASCII符集編碼，具有理解簡單，擴展擴充方便，容錯性較強，可靠性高等優(yōu)點。開發(fā)人員可以方便地進行協(xié)議的定制，節(jié)省了軟件調(diào)試時間，大大縮短了開發(fā)周期。因此，在該系統(tǒng)的操作系統(tǒng)中定制了HTTP超文本傳輸協(xié)議。
μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)中創(chuàng)建一個系統(tǒng)網(wǎng)絡的入口函數(shù)，在此函數(shù)中創(chuàng)建一個網(wǎng)絡后臺任務，該任務的主要功能是請求網(wǎng)絡連接，并接收來自服務器的指令。當終端系統(tǒng)初始化后，進入網(wǎng)絡后臺任務，循環(huán)向服務器發(fā)送HTTP請求，請求成功后，終端反饋信息到服務器。
系統(tǒng)軟件使用C語言編程，將HTTP協(xié)議封裝在結構體中，用結構體屬性字段來表示。
網(wǎng)絡端口的所有數(shù)據(jù)項，包括HTTP協(xié)議頭、控制指令、lP地址、端口號、端口信號量鎖等。HTTP協(xié)議的結構體如下：
其中：http_Request[REQUEST_SIZE為HTTP協(xié)議頭字符串；http_Response為服務器發(fā)給終端的控制指令；httpWait為信號量。用信號量來實現(xiàn)網(wǎng)絡端口的互斥訪問。
在系統(tǒng)中，網(wǎng)絡管理平臺控制多個嵌入式終端時，通過網(wǎng)絡端口與每個終端進行網(wǎng)絡連接通信。網(wǎng)絡端口是獨占性的端口，所以，選擇信號量機制對網(wǎng)絡端口的訪問進行互斥鎖處理。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/150731.htm
HTTPTcpConnection_t為網(wǎng)絡端口連接信息，它也是一個結構體，屬性字段包括服務器的IP地址、網(wǎng)絡端口號、以及終端請求信息等。代碼如下：
3．2 多任務間通信
μC／OS-Ⅱ是多任務機制操作系統(tǒng)，最多可支持64個任務，任務優(yōu)先級從0～63，對這樣的多任務操作系統(tǒng)來說，任務間的通信是必不可少的。μC／OS-Ⅱ中提供了4種通信對象，分別是信號量、郵箱、消息隊列和事件。所有這些同步對象都有創(chuàng)建、等待、發(fā)送、查詢的接口用于實現(xiàn)任務間的通信。
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