基于W3150A＋的嵌入式Web服務(wù)器設(shè)計(jì)

引言

通過以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸已經(jīng)成為一種經(jīng)濟(jì)、有效的數(shù)據(jù)傳輸方式。越來越多的工業(yè)測控設(shè)備需要配置網(wǎng)絡(luò)接入功能，不僅需要通過以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備間數(shù)據(jù)的傳輸，而且需要通過瀏覽器來實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備的交互，從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程維護(hù)和管理。內(nèi)嵌于設(shè)備的Web服務(wù)器可以提供統(tǒng)一的基于瀏覽器方式的操作和控制界面，界面直觀易操作，大大降低了軟件系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、維護(hù)工作量，節(jié)省了人員培訓(xùn)費(fèi)用，提高了現(xiàn)場監(jiān)測和控制設(shè)備的管理水平。

1關(guān)鍵器件的選擇

要實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器功能，需要一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的TCP／IP協(xié)議棧，同時(shí)還需要一款與以太網(wǎng)的速度相匹配的高性能處理器。

W3150A+芯片是一款TCP／IP硬協(xié)議棧芯片，為高速的Internet連接提供了一種簡易、低成本的解決方案。W3150A+芯片包含TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP和PPPoE等協(xié)議，內(nèi)部有用來收發(fā)數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間16 KB；它提供了3種接口——直接的、間接的和SPI，同時(shí)可支持4個(gè)獨(dú)立的SOCKET，每個(gè)SOCKET具有2 KB的緩沖區(qū)。

LPC2292微控制器是一款由PHILIPS公司設(shè)計(jì)的基于ARM7TTDMI-S核的16／32位RISC處理器，可實(shí)現(xiàn)最大為60 MHz的CPU操作頻率，內(nèi)部具有16 KB的RAM，128／256 KB片內(nèi)FLASH程序存儲(chǔ)器，具有可配置的外部8／16／32位總線，可進(jìn)行外部RAM擴(kuò)展。

2嵌入式Web服務(wù)器硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖中僅給出了與Web服務(wù)器相關(guān)的部分，電源、鍵盤等電路省略。

系統(tǒng)選擇頻率為12 MHz的晶振，設(shè)定LPC2292內(nèi)部PLL為4倍頻的工作頻率，設(shè)定數(shù)據(jù)總線為16位與RAM進(jìn)行接口，RAM選用2片IS61LV51216，為512K×16位的RAM。LPC2292通過8位數(shù)據(jù)總線對(duì)芯片W3150A+進(jìn)行讀寫，芯片W3150A+通過MII(Media Independent Interface)接口連接到RTL8201。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)到達(dá)芯片RTL8201時(shí)，通過MII接口到達(dá)芯片W3150A+。芯片W3150A+自動(dòng)完成TCP／IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，把數(shù)據(jù)接收到它的硬件緩沖區(qū)，并產(chǎn)生中斷通知LPC2292來讀取硬件緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，至此便完成1包網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收。

當(dāng)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)出1包數(shù)據(jù)時(shí)，LPC2292將RAM中準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)寫入W3150A+硬件發(fā)送緩沖區(qū)，通過發(fā)送指令，W3150A+通過MII接口發(fā)送到RTL201上，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷，通知LPC2292發(fā)送完畢。

3嵌入式Web服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)原理：首先要實(shí)現(xiàn)W3150+芯片TCP／IP驅(qū)動(dòng)接口，在建立TCP連接時(shí)裝置作為TCPServer端，端口使用80，然后，在此基礎(chǔ)上采用HTTP協(xié)議，在HTTP協(xié)議基礎(chǔ)上采用HTML語言實(shí)現(xiàn)所要描述的網(wǎng)頁功能。應(yīng)用時(shí)通過瀏覽器與Web服務(wù)器建立的TCP連接進(jìn)行信息解析、交互，以實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)頁上進(jìn)行參數(shù)的配置、修改、程序在線升級(jí)與重新啟動(dòng)等。

由于系統(tǒng)應(yīng)用中關(guān)于Web的應(yīng)用不是很復(fù)雜，故在本設(shè)計(jì)中未采用文件系統(tǒng)，所有網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)都保存在RAM中。大約分配20 KB的RAM，通過重復(fù)利用此空間即可完成網(wǎng)頁的瀏覽與配置等操作。

具體實(shí)現(xiàn)內(nèi)容：TCP／IP的驅(qū)動(dòng)接口實(shí)現(xiàn)；HTTP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)；HTML語言的網(wǎng)頁設(shè)計(jì)；Web服務(wù)器的應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)；權(quán)限管理。

3.1TCP／IP的驅(qū)動(dòng)接口的實(shí)現(xiàn)

驅(qū)動(dòng)接口主要有：

其函數(shù)原型及代碼實(shí)現(xiàn)可參考芯片W3150A+的數(shù)據(jù)手冊。

3.2 HTTP協(xié)議的簡介與實(shí)現(xiàn)

(1) HTTP協(xié)議簡介

①HTTP請(qǐng)求：

其中，GET／HTTP信息最為關(guān)鍵，此即為HTTP請(qǐng)求信息。

②HTTP應(yīng)答：

當(dāng)裝置收到請(qǐng)求報(bào)文后就進(jìn)行應(yīng)答，一般都處理為正確應(yīng)答。類似報(bào)文如下：

此報(bào)文表示：應(yīng)答正確，內(nèi)容類型為html語言，報(bào)文長度為23 056，正文就是網(wǎng)頁內(nèi)容。