一、概述

隨著internet的廣泛普及和通信技術的高速發(fā)展，大量基于tcp/ip的internet應用可以被部署在嵌入式平臺之上，同時各種嵌入式設備可以和pc機一樣連入網(wǎng)絡之中。由此發(fā)展的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(ei)解決了不同網(wǎng)絡與internet之間連通的問題，使得通過嵌入式互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡中嵌入式設備的在線遠程訪問、控制與管理成為可能。目前，對分布在internet網(wǎng)絡中的嵌入式設備進行高效、可靠的集中遠程控制和管理成為嵌入式技術中較為高端的課題。

基于嵌入式網(wǎng)絡技術，研究并實現(xiàn)了一種用于嵌入式設備的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用客戶端)服務器架構#通過在嵌入式設備中內(nèi)建一個嵌入式web服務器，可使得相應的嵌入式設備直接接入internet。同時用戶可使用標準的網(wǎng)絡瀏覽器#通過網(wǎng)絡對此設備進行訪問%控制和管理。

二、系統(tǒng)架構

微處理器(mpu)和微控制器(mcu)用于嵌入式設備的監(jiān)視和控制，成為嵌入式系統(tǒng)的核心。為了在不同的mpu/mcu間相互通信，許多工業(yè)項目采用rs-232、rs-485及can等通信標準，但這些途徑的通信速度和距離都有較大局限性，若要將其與internet互聯(lián)需要特殊的嵌入式網(wǎng)關的支持，給實際使用造成很大的不便。ei是一種用于嵌入式設備接入internet的互聯(lián)技術，它可使嵌入式設備方便可靠地接入internet中。

為了使嵌入式設備可以連接到internet并讓用戶通過標準的web瀏覽器對其進行操作，ei的關鍵技術在于使嵌入式設備可以支持http服務并具有web服務器的功能。對于網(wǎng)絡用戶而言，ews提供了一個基于web的圖形界面，以便于其對接入internet的多種嵌入式設備進行統(tǒng)一的標準化管理，而不再需要特殊的專用協(xié)議和管理軟件。監(jiān)控系統(tǒng)的架構如圖1所示。

三、軟件架構

采用瀏覽器/服務器的結構實現(xiàn)，其中包括兩部分——網(wǎng)絡瀏覽器與ews，ews通過嵌入式網(wǎng)絡技術實現(xiàn)其功能。在實際應用中，ews被配置在嵌入式設備中，作為設備的一部分而存在，這使得該設備無需更多改動或配置即可直接接入網(wǎng)絡。與此同時ews還內(nèi)建了tcp/ip協(xié)議棧、嵌入式文件系統(tǒng)、設備網(wǎng)關及硬件接口等組件，其基本架構如圖2所示。

在該架構中，嵌入式文件系統(tǒng)對事先配置的監(jiān)控頁面進行存儲和管理。嵌入式設備網(wǎng)關實現(xiàn)了tcp/ip與實際使用的特定設備自身控制協(xié)議之間的相互轉換，從而實現(xiàn)了雙向透明通信。兩種不同結構的網(wǎng)絡便可通過嵌入式設備相互連接，而硬件接口則負責ews、硬件設備及網(wǎng)絡之間的連接。

當本系統(tǒng)工作時，首先ews接收到來自局域網(wǎng)的客戶端基于網(wǎng)址的請求并回應該請求。通過回應事先配置好并存放在嵌入式文件系統(tǒng)中的監(jiān)控網(wǎng)頁界面，用戶可通過標準的瀏覽器向遠端設備發(fā)送指令。該指令經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)傳送后被設備網(wǎng)關接收，設備網(wǎng)關將其翻譯為專用指令并進一步傳遞給硬件設備本身。與此同時，設備數(shù)據(jù)或信號也被傳輸給遠程客戶端以供用戶查看。

四、嵌入式文件系統(tǒng)

在實際工作時，根據(jù)客戶端瀏覽器的請求，ews將相應的管理頁面發(fā)送至客戶端。因此對于本系統(tǒng)來說，必需要實現(xiàn)對這些頁面文件的存儲和訪問管理，為此在本系統(tǒng)中內(nèi)建了一個嵌入式文件系統(tǒng)以便于對flash中的頁面文件及其他數(shù)據(jù)進行管理和訪問控制。

文件系統(tǒng)根據(jù)文件的名稱、長度及起始地址對其進行管理。在結構上，該文件系統(tǒng)并未采用多級目錄，而是將所有的文件都列于單個根目錄之下。這種目錄結構雖然并不適合于容量快速增加的文件系統(tǒng)，但定位和提取文件的速度有較大的優(yōu)勢。

當本監(jiān)控系統(tǒng)的文件需要進行較大的變更時，可通過tftp協(xié)議對文件系統(tǒng)進行重構。雖然這種文件系統(tǒng)的結構和功能比較簡單，但可滿足絕大多數(shù)情況下嵌入式互聯(lián)網(wǎng)的需求，即頻繁地文件訪問和較少地文件變更。

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