基于物聯網的遠程數據交互式設計系統

程渝星

摘要：近年來，物聯網的快速發展，使物聯網在嵌入式系統中融入層次不斷加深，這也使嵌入式系統的功能愈發強大，給人們的生產生活帶來了極大便利。將物聯網技術應用于遠程數據交互式設計系統中，能夠提高用戶對系統的交互體驗，從而使用戶能夠利用系統從網絡中獲取所需的數據，大大提高了數據的利用效率。鑒于此，本文對基于物聯網的遠程數據交互式設計系統進行深入的研究，以期能為我國遠程數據交互式系統的開發工作提供借鑒。

關鍵詞：物聯網；遠程數據；交互式設計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）04-0022-02

物聯網技術在各個領域中的普及與應用，使我國迎來了物聯網時代，物聯網給人們的生產生活也帶來了巨大的改變，并推動了各個領域的技術革新。在嵌入式系統設計中，將物聯網概念融入其中，應用物聯網技術來進行遠程交互式設計系統研發，能夠實現系統和網絡之間的數據互聯互通，從而更好提高系統的智能化程度，并幫助人們利用瀏覽器來遠程監測和控制各種遠程設備。為此，以下提出物聯網的概念，并探討基于物聯網的遠程數據交互式設計系統的原理及其具體實現。

1 物聯網的概念

現代信息技術的發展與應用，使物聯網成為現代信息技術的重要組成部分，這標志著我國在信息化發展中迎來了一個新的階段。物聯網的英文全稱叫作Internet of things，物聯網從本質上來講是一種物物相連的互聯網絡，物聯網概念具有兩層含義，第一層含義是互聯網為物聯網的發展基礎及核心，可以說，物聯網是在互聯網的基礎上逐漸延伸與擴展出的一種新型網絡。第二層含義是物聯網使原有的用戶端和用戶端的信息交換與通信層面，逐漸上升至物品和物品之間的信息交換與通信層面，這種層面上的延伸與擴展，使物與物之間具有了緊密的聯系。在物聯網中，主要包括識別技術、智能感知技術及普適計算技術等，這使其能夠在網絡中進行有效融合，從而為全世界信息產業的發展帶來了第三次技術改革浪潮。與此同時，物聯網的快速發展，使應用創新成為其核心所在，從而使人們在物聯網應用創新中越來越重視用戶的體驗。

2 基于物聯網的遠程數據交互式設計系統原理

2.1 嵌入式Web服務器

在基于物聯網的遠程數據交互式設計系統研發中，遠程數據交互式設計系統從本質上來講是一種嵌入式系統，而嵌入式系統則是利用嵌入模塊來與網絡進行數據互連互通的。在嵌入式系統中，其自身配備有相應的微處理器，通過微處理器和網絡設備之間的連接，用戶可通過Web瀏覽器從網絡中進行信息獲取，從而達到遠程數據交互的目的，這種嵌入式系統又被稱之為嵌入式Web服務器，其在遠程數據交互式設計系統研發中具有成本低、體積小、功能簡單的應用優勢。物聯網概念在遠程數據交互式設計系統中的融入，便是應用嵌入式Web服務器來實現其數據互聯互通功能的。在嵌入式Web服務器中，LM3S8962是其核心所在，LSM3S8962中的溫度傳感器與光強傳感器能夠對溫度及光強等數據進行采集，并可調節PWM的輸出占空比來改變LED亮度。

2.2 遠程數據交互式設計系統原理

基于物聯網的遠程數據交互式設計系統是利用TCP協議來進行數據互聯互通的，TCP協議能夠與HTTP協議結合進行數據傳輸，用戶只需在客戶端的Web頁面中提出HTTP請求，系統中的嵌入式服務器在接收到用戶的HTTP請求后，便會做出及時響應，進而實現用戶客戶端和嵌入式服務器之間的數據互聯互通。在嵌入式Web服務器中，CGI是其CGI目錄中的主要運行程序，CGI程序能夠為用戶客戶端的Web瀏覽器頁面提供相應的接口，從而使瀏覽器中的信息能夠傳遞至嵌入式Web服務器中的CGI目錄中，由CGI程序來處理這些信息，并向用戶客戶端反饋處理結果。在物聯網技術中，對遠程數據交互式設計系統的研發還需要應用ASP網頁制作技術，SSI指令能夠使ASP網頁中包含各種應用程序、圖形及文本，嵌入式Web服務器在處理客戶端的某個請求時，會在網頁中搜索相應格式標記，然后將tag標志進行記錄，并待反饋處理結果時，確定已注冊tag，然后將所需數據添加到對應的tag格式中，以此實現對數據的更新，從而使用戶能夠及時獲取到更新后的數據，實現了用戶客戶端和系統中嵌入式Web服務器的數據互聯互通。在遠程數據交互式設計系統研發中，還要應到AJAX技術，而AJAX技術的核心為XMLHTTPRequest，在XMLHTTPRequest基礎上，可實現系統的局部刷新與異步交互，從而大幅提高系統的交互功能，充分發揮物聯網的作用。通過創建XMLHTTPRequest對象，可通過調用open來對特定的請求方式進行選擇，并通過send方法來發送請求，用戶只需在客戶端等待微處理器的處理結果即可。

3 基于物聯網的遠程數據交互式設計系統實現

在基于物聯網的遠程數據交互式設計系統中，可通過嵌入式Web服務器的用戶來對用戶請求進行監聽，并依據用戶請求來提供交互服務。服務器在接收到用戶請求以后，會將服務器中存儲對應網頁或數據傳輸至用戶客戶端的瀏覽器中，從而實現數據在用戶客戶端與服務器之間的互聯互通，增強用戶的交互體驗。而在遠程數據交互式設計系統中，其物聯網作用的發揮是通過XMLHTTPRequest與GGI/SSI來實現的。

3.1 CGI

CGI在遞交數據時，是應用標準的HTML表單來完成的。客戶端在請求數據后，嵌入式Web服務器會調用相應的CGI函數來進行請求響應，然后重新加載頁面來實現系統的數據交互功能。在CGI交互時，用戶客戶端會通過物聯網發送一個請求，嵌入式Web服務器在收到請求后會調用HTML文檔，并將HTML表單發送給用戶客戶端，用戶只需填寫相應的數據，并將其發送到嵌入式Web服務器中，然后運行CGI程序來進行相應的處理，從而使 HTML文檔得到更新后發送給用戶。用戶在將數據提交至服務器時，利用GET方式。這些提交的數據是以字符串的形式進行URL呈現，服務器會解碼接收到的URL數據，并對數據進行相應的轉換和處理。考慮到數據的GET請求內容是在URL后附加的，而URL在長度上是存在上限的，因此不能附加太多的請求內容，再加上遠程數據交互式系統在資源上存在限制，因此無法進行太多的數據交互。因此，采用GET方法是最為適宜的。服務器在處理用戶請求時，會對CGI處理函數進行調用，當Web服務器接收到客戶端提交的URL數據時，會對URL數據中的參數進行解析，然后將相應的CGI處理函數提交給用戶。當服務器在頁面中對SSI標簽進行處理時，會對SSI處理函數進行調用，以此轉換SSI標簽為相應的文本，并將文本顯示到網頁中，SSI函數在選擇語句時會利用Switch來進行，從而實現對Web頁面中SSI標簽的解析，并根據標簽具體內容的不同來進行響應。

在基于物聯網的遠程數據交互式設計中，CGI/SSI在數據交互時主要包括以下流程：第一步是由用戶通過客戶端向嵌入式Web服務器提出HTTP請求；第二步是由嵌入式Web服務器對HTTP協議進行解析，以此監聽TCP數據；第三步是嵌入式Web服務器判斷LwIP是否對HTTP協議進行支持，如果不支持，則將數據包丟棄，繼續進行監聽；第四步是嵌入式Web服務器對URL中包含的參數及關鍵字進行解析；第五步是嵌入式Web服務器對內部注冊的CGI函數進行搜索；第六步是將搜索到CGI函數是否對應進行判斷，如果不對應，則將數據包丟棄后繼續監聽，如果對應，則將URL中的參數發送至指定的CGI函數中；第七步是嵌入式Web服務器對網頁中注冊的SSI標簽進行搜索，并將搜索到的SSI標簽信息進行添加；第八步是將更新后的網頁反饋給用戶的客戶端，并關閉連接。

3.2 XMLHTTPRequest

在基于物聯網的遠程數據交互式設計系統中，系統網頁的交互過程是利用HTML文檔中的JavaScript實現的，用戶在發送HTTP請求時，需要運行HTML文檔中的JavaScript程序，而XMLHTTPRequest則是JavaScript程序中的運行核心，嵌入式Web服務器能夠在文件系統中URL文件進行搜尋，并在搜索到文件后進行響應，并將響應結果反饋給用戶，在返回狀態中添加一個