基于uIP與AJAX的動態(tài)Web服務器設計

摘要：針對遠程信息監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的實時采集更新問題，將AJAX和CGI應用到嵌入式Web服務器的設計中，實現(xiàn)了服務器與瀏覽器之間的動態(tài)信息交互。本文首先分析了uIP協(xié)議棧，并在協(xié)議棧之上設計了Web服務器，然后利用CGI服務程序處理來自客戶端的XMLHttpRequest對象請求，實現(xiàn)動態(tài)Web功能。現(xiàn)場實驗結(jié)果表明，嵌入式Web服務器降低了服務器端的資源開銷，提高了響應速度。
關鍵詞：uIP協(xié)議棧；AJAX技術；嵌入式Web服務器；通用網(wǎng)關接口

引言
遠程信息監(jiān)測系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡遠程收集目標信息并監(jiān)控目標對象運行狀態(tài)的嵌入式系統(tǒng)。遠程信息監(jiān)測系統(tǒng)中嵌入式Web服務器的使用，可以使用戶通過瀏覽器訪問遠端的嵌入式設備，這樣能夠大大提高系統(tǒng)的易用性和可維護性。目前，在遠程監(jiān)測系統(tǒng)中普遍采用的實時數(shù)據(jù)采集方法是在網(wǎng)頁上嵌入Applet或ActiveX控件，但是這種方法不僅會威脅到客戶端的安全，還增加了服務器的負擔，從而限制了Web服務器的實現(xiàn)和應用。為了滿足資源有限的嵌入式系統(tǒng)的需要，本文采用微型TCP／IP協(xié)議棧uIP，在協(xié)議棧之上設計實現(xiàn)了基于CGI的動態(tài)Web服務器，并將AJAX技術應用到客戶端與服務器的實時數(shù)據(jù)交互中。AJAX技術的實現(xiàn)是將JavaScript程序內(nèi)嵌在網(wǎng)頁中，不需要在瀏覽器上另外安裝插件，降低了系統(tǒng)成本和Web服務器實現(xiàn)的難度。

1 uIP協(xié)議棧分析
uIP是專為8／16位嵌入式微處理器設計的輕量級TCP／IP協(xié)議棧。uIP本身的源代碼和占用的內(nèi)存資源都非常少，其源代碼只有幾KB，RAM僅占幾百字節(jié)。uIP采用BSD授權，遵循RFC標準，完全由C語言編寫，具有良好的可移植性，可免費用于非商業(yè)和商業(yè)用途。uIP協(xié)議棧有多個版本，本設計采用的是uIP 1．0。
為了減少對系統(tǒng)資源的要求，uIP的內(nèi)部實現(xiàn)主要采用以下設計措施：
①不支持動態(tài)內(nèi)存分配機制，使用單一的全局緩沖區(qū)uip_buf收發(fā)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)；
②著重實現(xiàn)了與完整TCP／IP通信所必需的ARP(地址解析協(xié)議)、IP(網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議)、TCP(傳輸控制協(xié)議)，而UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)、ICM P(網(wǎng)絡控制報文協(xié)議)只作為可選模塊；
③各層協(xié)議緊密耦合，應用協(xié)議也參與了部分協(xié)議棧功能的實現(xiàn)。
uIP的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可以看出，uIP協(xié)議棧處于網(wǎng)絡通信的中間層，用戶需要為uIP提供底層網(wǎng)卡驅(qū)動程序和定時器驅(qū)動程序。