一種高速嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)
LWIP(Light-weight Internet Protocol)是瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)院的Adam、Dunkels等人開發(fā)出來的一套用于嵌入式系統(tǒng)的開放源代碼TCP/IP協(xié)議棧。從系統(tǒng)需求上,LWIP既可移植到操作系統(tǒng)上,又可在無操作系統(tǒng)的情況下獨(dú)立運(yùn)行。并且LWIP協(xié)議棧在保持了TCP/IP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上, 減少了對RAM的占用。只需容量幾十KB的RAM和40 KB的ROM就可以運(yùn)行,使得LWIP協(xié)議非常適合在嵌入式系統(tǒng)中使用[4]。其主要特點(diǎn)有:
(1)支持多網(wǎng)絡(luò)接口下的IP轉(zhuǎn)發(fā)。
(2)支持網(wǎng)間控制報(bào)文協(xié)議ICMP(Internet Control Messages Protocol)。
(3)包含有實(shí)驗(yàn)性擴(kuò)展的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(User Datagram Protocol)。
(4)包括阻塞控制、RTT估算和快速恢復(fù)及快速轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸控制協(xié)議TCP(Transfer Control Protocol)。
(5)具有專門提供的內(nèi)部回調(diào)應(yīng)用編程接口Raw API(Application Programming Interface),可用于提高應(yīng)用程序性能。
(6)帶有可選擇的Berkeley接口API(多線程情況下);能支持動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)和動態(tài)分配IP地址。
LWIP協(xié)議棧的內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)如圖3所示。經(jīng)分析和實(shí)際測試,該協(xié)議棧可在16位MCU順利運(yùn)行并可滿足本監(jiān)控系統(tǒng)的全部功能需求。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/151866.htm
2.3 嵌入式文件系統(tǒng)
在實(shí)際工作時(shí),根據(jù)客戶端瀏覽器的請求,EWS將相應(yīng)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(shí)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(gè)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(jìn)行管理和訪問控制[5]。
本系統(tǒng)中,文件系統(tǒng)根據(jù)文件的名稱、長度及起始地址對其進(jìn)行管理。在結(jié)構(gòu)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(gè)根目錄之下。這種目錄結(jié)構(gòu)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(dāng)本監(jiān)控系統(tǒng)的文件需要進(jìn)行較大的變更時(shí),可通過TFTP協(xié)議對文件系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)。雖然這種文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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。
3 實(shí)際應(yīng)用和測試
本監(jiān)控系統(tǒng)已在無線電信號監(jiān)測項(xiàng)目中得到應(yīng)用,其硬件平臺為遠(yuǎn)程無人監(jiān)測站,通過Internet網(wǎng)絡(luò)接收用戶指令并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳。在這個(gè)項(xiàng)目中,測量儀器通過本監(jiān)控系統(tǒng)中的EWS接入互聯(lián)網(wǎng)中,測量儀器本機(jī)采用Megatec協(xié)議。遠(yuǎn)程用戶指令由EWS翻譯成Megatec協(xié)議格式再交由儀器執(zhí)行,同時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)回傳給客戶端。從功能上來說,客戶可執(zhí)行如下操作:
(1)實(shí)時(shí)或定時(shí)獲取遠(yuǎn)程無人站的測量數(shù)據(jù)。
(2)實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)程無人站的狀態(tài)和參數(shù)。
(3)對遠(yuǎn)程無人站的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行配置,以便于滿足預(yù)定的或突發(fā)狀態(tài)的需求。
本項(xiàng)目中的主監(jiān)控界面如圖4所示。
本文研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于EI的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)。通過在嵌入式設(shè)備中內(nèi)建一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器,本監(jiān)控系統(tǒng)可使嵌入式設(shè)備直接接入Internet,同時(shí)用戶可使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對嵌入式設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和控制。本系統(tǒng)已在無線電監(jiān)測項(xiàng)目中得到實(shí)際應(yīng)用,成功地獲取了遠(yuǎn)程無人監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)并可對監(jiān)測站進(jìn)行控制。由此,其設(shè)計(jì)功能全部得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際測量數(shù)據(jù)顯示本監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)延為毫秒級,此項(xiàng)指標(biāo)可以滿足絕大多數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控項(xiàng)目的需求。
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