嵌入式以太網(wǎng)Ｗｅｂ技術(shù)在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

摘要：隨著Web技術(shù)和嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，如何利用二者結(jié)合來實現(xiàn)從不同子網(wǎng)和不同的物理區(qū)域，對接入到Internet的各種嵌入式設備進行遠程監(jiān)控、診斷、管理及維護等操作，是目前工業(yè)領域遠程監(jiān)控系統(tǒng)中需要解決的問題。本文主要針對基于單片機的嵌入式Web服務器技術(shù)應用于B/S模式的遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)中，實驗室模擬運行結(jié)果驗證了這種方法的有效性和實用性，為嵌入式以太網(wǎng)Web技術(shù)在遠程監(jiān)控領域中的應用做出了有益的探索和嘗試。

關鍵詞：以太網(wǎng)；嵌入式技術(shù)；EWS技術(shù)；遠程監(jiān)控

1嵌入式Web Server技術(shù)

目前Web Server較為流行的系統(tǒng)架構(gòu)有C/S （Client/Server，客戶機/服務器）模式和B/S （Browser/Server，瀏覽器/服務器）模式。C/S訪問模式需要同時開發(fā)客戶端和服務器端的應用程序，維護困難，并且在客戶機上必須安裝客戶機軟件，否則系統(tǒng)就不能工作。B/S訪問模式是Web Server和Browser之間的直接訪問。本課題采用B/S開發(fā)模式。嵌入式Web Server要實現(xiàn)的功能主要是現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集功能。客戶端和服務器之間的中間節(jié)點不對HTTP請求及響應做任何操作，只需在客戶端采用如IE這樣的瀏覽器對服務器上的數(shù)據(jù)進行瀏覽。采用B/S結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)勢:

①具有分布性，可以隨時隨地進行業(yè)務處理;

②系統(tǒng)維護或升級只在服務器端，對客戶端無須進行改動，只需要改變服務器端網(wǎng)頁，即可實現(xiàn)所有用戶的同步更新，易于維護和升級;

③開發(fā)簡單，共享性強。

2嵌入式Web Server的開發(fā)

2.1總的設計目標要求

利用簡化TCP/IP協(xié)議和EGI技術(shù)開發(fā)嵌入式Web Server，使8位嵌入式系統(tǒng)具有Internet接入和Web Server功能，人們可以在任何時間、任何地點，使用IE瀏覽器查看嵌入式系統(tǒng)的實時狀態(tài)，并對嵌入式系統(tǒng)進行遠程監(jiān)測、控制和診斷。

2.2遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計

溫度是程控機房、檔案室、圖書館、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地等眾多場所需要實時監(jiān)控的一個重要物理量。溫度監(jiān)控系統(tǒng)在實際生活中有著重要的作用。本課題采用B/S體系結(jié)構(gòu)設計了嵌入式WebServer，并實現(xiàn)對溫度的遠程監(jiān)控。在Web瀏覽器端，客戶可以使用IE瀏覽器遠程查看溫度傳感器顯示的溫度值，還可以進行相關的控制。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2.1 DS 18B20模塊

在系統(tǒng)設計中，溫度的采集并沒有采用傳統(tǒng)的溫度傳感器與A/D組合的采集方式，而是采用DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS 18B20。它具有體積更小、適用電壓寬、經(jīng)濟便宜等特點。Dallas半導體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器DS 18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線具有獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新概念。DS 18B20的測量溫度范圍為-55℃～+125℃;在-10℃～+85℃范圍內(nèi)，它的精度為1～0.5℃。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，可適用于惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場溫度測量。

2.2.2 DS 18B20的溫度采集程序

DS 18B20的溫度采集程序分為七個子程序，分別是延時子程序、復位子程序、讀一位子程序、讀一個字節(jié)子程序、寫一個字節(jié)子程序以及啟動轉(zhuǎn)換子程序和讀取溫度值子程序。

3 軟件總體設計

軟件的總體設計，只要在設計好的TCP/IP協(xié)議中添加溫度采集部分即可。對于溫度采集部分，可以采取先做好溫度采集部分程序，當采集成功后，再加入主程序，這樣既可以節(jié)約編程的時間，又可以保證程序的準確性。要注意當嵌入溫度采集程序后，采集溫度時應關閉中斷，防止采樣時中斷，影響采樣的精度。總的程序框圖如圖2所示。

嵌入式服務器端的軟件設計完成后，客戶端主要通過瀏覽器來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)控。Web頁面用HTML語言編寫，寫好后以字符數(shù)組的形式存放。客戶端的操作主要通過兩個頁面和嵌入式服務器實現(xiàn)交互式操作。所有的網(wǎng)頁和圖片均以字符數(shù)組的形式放在單片機的Flash中。

(1)登錄頁面

在實現(xiàn)遠程控制時，安全問題是首要的。因此在響應客戶端請求時首先要確認對方的身份和口令。程序可以通過EGI接口，實現(xiàn)身份的確認過程。登錄頁面的HTML代碼如下:

＜html＞＜head＞＜title＞嵌入式WEB SERVER遠程監(jiān)控系統(tǒng)＜＜ltitle＞＜／head＞

＜body backgroud bgcolor-#99FFFF ＞＜br＞＜form action= password.egi＞

＜center＞＜font size＝5 face＝隸書＞＜b＞嵌入式WEB服務器遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)＜／b＞

＜／font＞＜FORM NAME=password ACTION=GETS

請輸入用戶名：＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ＝ｔｅｘｔ ｎａｍｅ＝＇ｎａｍｅ＇ ｓｉｚｅ＝２０＞＜ｐ＞

請輸入密碼： ＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ｝ａｓｓｗｏｒｄ ｎａｍｅ＝＇ｐａｓｓ＇ ｓｉｚｅ＝２１＞＜ｂｒ＞＜ｂｒ＞

＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ＝ｓｕｂｍｉｔ ｖａｌｕｅ＝ 登錄＞

＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ＝ｒｅｓｅｔ ｖａｌｕｅ＝取消＞＜／ｃｅｎｔｅｒ＞＜／ｆｏｒｍ＞

＜／ｂｏｄｙ＞＜／ｈｔｍｌ＞

訪問嵌入式Web服務器遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)時，首先打開IE瀏覽器，在瀏覽器中輸入192.168.1.8，就會出現(xiàn)登錄頁面。

(2)溫度顯示控制頁面

在登錄頁面中輸入正確的用戶名“user”和口令“embed”后，將出現(xiàn)溫度顯示控制頁面。溫度顯示控制頁面的HTML代碼如下:

＜html＞＜body bgcolot=#99FFFF＞＜form action=switcfm.egi＞＜p align=center＞

＜font color=#OOOOFF size=7＞＜b＞遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)＜lb＞＜/font＞＜/p＞

＜table width=72% border=1 bordercolor=#FF0000 align=center＞＜tr＞

＜td width=52% height=61 align=center＞＜font color=#OOOOFF size=+3＞系統(tǒng)溫度＜＜/font＞

＜/td＞＜td width=48% align=center＞＜font color=#OOOOFF size=+3＞

TAG:TMP1 0C＜/font＞＜/td＞＜/tr＞＜/table＞＜br＞＜br＞＜table width=72% align=center boder--0＞

＜tr＞＜td align=center width=52%＞

＜font color=#OOOOFF size=+3＞控制開關＜＜/font＞

＜td width=24% align=center＞＜!------------------一##$switchl-------------一＞＜/td＞

＜td width=24%＞＜!----一#$ledl---一＞＜/td＞＜/tr＞＜/table＞＜/form＞

＜/body＞＜/html＞

在頁面中顯示了系統(tǒng)當前的溫度和電源的開關狀態(tài)。

以上設計，通過在以太網(wǎng)中運行，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，取得了預期的效果。

4 結(jié)論

本文主要實現(xiàn)了服務器與客戶端的動態(tài)交互過程，并將嵌入式Web Server應用于遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)中，并取得了良好的效果。本文設計并實現(xiàn)了基于單片機以太網(wǎng)嵌入式Web Server，做出了嵌入式Web Server原型，對系統(tǒng)實現(xiàn)的基本理論和基本方法進行了有益的嘗試。但是，嵌入式Web Server技術(shù)是多學科融合的交叉領域，涉及到的內(nèi)容很多很廣，由于時間倉促，加上本人對該領域的研究才剛剛起步，所以還存在一些問題值得進一步研究探討。

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作者簡介：張凱（1980－），男，湖南益陽人，廣東省湛江師范學院，助教，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡工程。（廣東 湛江 524300）

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