嵌入式以太网Ｗｅｂ技术在远程监控系统中的应用:嵌入式以太网
摘要：随着Web技术和嵌入式技术的不断发展，如何利用二者结合来实现从不同子网和不同的物理区域，对接入到Internet的各种嵌入式设备进行远程监控、诊断、管理及维护等操作，是目前工业领域远程监控系统中需要解决的问题。本文主要针对基于单片机的嵌入式Web服务器技术应用于B/S模式的远程温度监控系统中，实验室模拟运行结果验证了这种方法的有效性和实用性，为嵌入式以太网Web技术在远程监控领域中的应用做出了有益的探索和尝试。
关键词：以太网；嵌入式技术；EWS技术；远程监控
1嵌入式Web Server技术
目前Web Server较为流行的系统架构有C/S （Client/Server，客户机/服务器）模式和B/S （Browser/Server，浏览器/服务器）模式。C/S访问模式需要同时开发客户端和服务器端的应用程序，维护困难，并且在客户机上必须安装客户机软件，否则系统就不能工作。B/S访问模式是Web Server和Browser之间的直接访问。本课题采用B/S开发模式。嵌入式Web Server要实现的功能主要是现场实时数据采集功能。客户端和服务器之间的中间节点不对HTTP请求及响应做任何操作，只需在客户端采用如IE这样的浏览器对服务器上的数据进行浏览。采用B/S结构具有如下优势:
①具有分布性，可以随时随地进行业务处理;
②系统维护或升级只在服务器端，对客户端无须进行改动，只需要改变服务器端网页，即可实现所有用户的同步更新，易于维护和升级;
③开发简单，共享性强。
2嵌入式Web Server的开发
2.1总的设计目标要求
利用简化TCP/IP协议和EGI技术开发嵌入式Web Server，使8位嵌入式系统具有Internet接入和Web Server功能，人们可以在任何时间、任何地点，使用IE浏览器查看嵌入式系统的实时状态，并对嵌入式系统进行远程监测、控制和诊断。
2.2远程温度监控系统设计
温度是程控机房、档案室、图书馆、农业生产基地等众多场所需要实时监控的一个重要物理量。温度监控系统在实际生活中有着重要的作用。本课题采用B/S体系结构设计了嵌入式WebServer，并实现对温度的远程监控。在Web浏览器端，客户可以使用IE浏览器远程查看温度传感器显示的温度值，还可以进行相关的控制。系统的结构框图如图1所示。
2.2.1 DS 18B20模块
在系统设计中，温度的采集并没有采用传统的温度传感器与A/D组合的采集方式，而是采用DALLAS最新单线数字温度传感器DS 18B20。它具有体积更小、适用电压宽、经济便宜等特点。Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器DS 18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线具有独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入了全新概念。DS 18B20的测量温度范围为-55℃～+125℃;在-10℃～+85℃范围内，它的精度为1～0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，可适用于恶劣环境下的现场温度测量。
2.2.2 DS 18B20的温度采集程序
DS 18B20的温度采集程序分为七个子程序，分别是延时子程序、复位子程序、读一位子程序、读一个字节子程序、写一个字节子程序以及启动转换子程序和读取温度值子程序。
3 软件总体设计
软件的总体设计，只要在设计好的TCP/IP协议中添加温度采集部分即可。对于温度采集部分，可以采取先做好温度采集部分程序，当采集成功后，再加入主程序，这样既可以节约编程的时间，又可以保证程序的准确性。要注意当嵌入温度采集程序后，采集温度时应关闭中断，防止采样时中断，影响采样的精度。总的程序框图如图2所示。
嵌入式服务器端的软件设计完成后，客户端主要通过浏览器来实现远程温度监控。Web页面用HTML语言编写，写好后以字符数组的形式存放。客户端的操作主要通过两个页面和嵌入式服务器实现交互式操作。所有的网页和图片均以字符数组的形式放在单片机的Flash中。
(1)登录页面
在实现远程控制时，安全问题是首要的。因此在响应客户端请求时首先要确认对方的身份和口令。程序可以通过EGI接口，实现身份的确认过程。登录页面的HTML代码如下:
＜html＞＜head＞＜title＞嵌入式WEB SERVER远程监控系统＜＜ltitle＞＜／head＞
＜body backgroud bgcolor-#99FFFF ＞＜br＞＜form action= password.egi＞
＜center＞＜font size＝5 face＝隶书＞＜b＞嵌入式WEB服务器远程温度监控系统＜／b＞
＜／font＞＜FORM NAME=password ACTION=GETS
请输入用户名：＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ＝ｔｅｘｔ ｎａｍｅ＝＇ｎａｍｅ＇ ｓｉｚｅ＝２０＞＜ｐ＞
请输入密码： ＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ｝ａｓｓｗｏｒｄ ｎａｍｅ＝＇ｐａｓｓ＇ ｓｉｚｅ＝２１＞＜ｂｒ＞＜ｂｒ＞
＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ＝ｓｕｂｍｉｔ ｖａｌｕｅ＝ 登录＞
＜ｉｎｐｕｔ ｔｙｐｅ＝ｒｅｓｅｔ ｖａｌｕｅ＝取消＞＜／ｃｅｎｔｅｒ＞＜／ｆｏｒｍ＞
＜／ｂｏｄｙ＞＜／ｈｔｍｌ＞
访问嵌入式Web服务器远程温度监控系统时，首先打开IE浏览器，在浏览器中输入192.168.1.8，就会出现登录页面。
(2)温度显示控制页面
在登录页面中输入正确的用户名“user”和口令“embed”后，将出现温度显示控制页面。温度显示控制页面的HTML代码如下:
＜html＞＜body bgcolot=#99FFFF＞＜form action=switcfm.egi＞＜p align=center＞
＜font color=#OOOOFF size=7＞＜b＞远程温度监控系统＜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＞系统温度＜＜/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＞控制开关＜＜/font＞
＜td width=24% align=center＞＜!------------------一##$switchl-------------一＞＜/td＞
＜td width=24%＞＜!----一#$ledl---一＞＜/td＞＜/tr＞＜/table＞＜/form＞
＜/body＞＜/html＞
在页面中显示了系统当前的温度和电源的开关状态。
以上设计，通过在以太网中运行，系统性能稳定，取得了预期的效果。
4 结论
本文主要实现了服务器与客户端的动态交互过程，并将嵌入式Web Server应用于远程温度监控系统中，并取得了良好的效果。本文设计并实现了基于单片机以太网嵌入式Web Server，做出了嵌入式Web Server原型，对系统实现的基本理论和基本方法进行了有益的尝试。但是，嵌入式Web Server技术是多学科融合的交叉领域，涉及到的内容很多很广，由于时间仓促，加上本人对该领域的研究才刚刚起步，所以还存在一些问题值得进一步研究探讨。
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作者简介：张凯（1980－），男，湖南益阳人，广东省湛江师范学院，助教，主要研究方向：计算机网络工程。（广东 湛江 524300）
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