基于嵌入式WEB服務器的遠程電源開關設計

索明何 宋剛永

（淮安信息職業技術學院，江蘇 淮安 223003）

0 引言

在許多用電場所包括工業用電及生活用電，電源的通與斷都需要人工操作，這會帶來許多不便，并且有時在無人管理的情況下會造成電能的超級浪費甚至會帶來危險因素。在此提出一種解決方案——基于嵌入式WEB服務器的遠程電源開關設計。

1 系統硬件設計方案

遠程電源開關的總體結構框架如圖1所示。由微控制器、以太網接口模塊和控制模塊三大部分組成。

圖1 系統硬件結構

其中，為使電源控制開關接入以太網，需通過以太網接口模塊將其接入以太網。為了簡化電路設計，亦可選擇內部集成以太網控制器的微控制器；控制模塊可選繼電器或可控硅等器件，實現單片機弱電控制用電器強電。

2 系統軟件設計方案

系統軟件設計的核心是嵌入式TCP/IP協議的設計。

2.1 嵌入式TCP/IP協議構架

圖2 嵌入式TCP/IP協議框架

如圖2所示，在應用層，主要設計兩個應用程序：（1）使用HTTP協議，實現嵌入式WEB服務器，用于計算機與電源開關的遠程通信控制。（2）調用Ping命令，測試計算機與遠程電源開關之間的連通性。

在傳輸層，主要使用TCP協議。應用層的HTTP協議封裝成TCP協議的格式。

在網絡層，使用IP協議和ICMP協議。其中，傳輸層的TCP協議和UDP協議以及本層的ICMP協議都要封裝成IP協議格式進行傳輸。

在網絡層及以上各層，使用的是32位的IP地址，而數據鏈路層使用的是48位的MAC地址，因此使用了ARP協議。

要實現遠程開關接入以太網，還需要以太網控制器的驅動程序設計，主要完成以太網控制器的的初始化和讀寫程序。

2.2 嵌入式WEB服務器的設計

一個 WEB服務器也稱為HTTP服務器，它通過 HTTP協議與客戶端通信。這個客戶端通常指的是WEB瀏覽器。HTTP是一種讓WEB服務器與瀏覽器（客戶端）通過Internet發送與接收數據的協議。它是一個請求、響應協議——客戶端發出一個請求，服務器響應這個請求。HTTP運用可靠的TCP連接，通常用的TCP 80端口。

從功能上來講，WEB服務器監聽用戶端的服務請求，根據用戶請求的類型提供相應的服務，用戶端使用WEB瀏覽器和WEB服務器進行通信。用戶請求有兩種：GET請求和POST請求。WEB服務器在接收到用戶端的請求后，處理用戶請求并返回需要的數據。在HTTP中，客戶端總是通過建立一個連接與發送一個 HTTP請求來發起一個事務。服務器不能主動去與客戶端聯系，也不能給客戶端發出一個回叫連接。客戶端與服務器端都可以提前中斷一個連接。

嵌入式WEB服務器的設計流程如圖3所示。

圖3 嵌入式WEB服務器設計流程

3 結束語

本系統設計方案，遵循了節約能源的原則且自身造價低，因此具有廣闊的應用前景及巨大的市場潛力，可廣泛應用于智能小區、學校、公司等多種場合，并易于推廣，有極好的實際意義及較高的社會價值。

［1］索明何.基于Internet的嵌入式遠程控制開關設計與實現[J].科技信息,2010（35）.

［2］怯肇乾.嵌入式網絡通信開發應用[M].北京：北京航空航天大學出版社,2010.