隨著互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用日益普及，信息共享的程度不斷提高，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)共享以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為中心的小型嵌入式設(shè)備的信息，成為當(dāng)今電子界的熱門話題。如今，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正從Pc機(jī)轉(zhuǎn)到以嵌入式設(shè)備為中心。據(jù)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)，將來(lái)在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒅?，?0％來(lái)自小型嵌入式系統(tǒng)。這表明互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)入嵌入式互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。嵌入式Intemet技術(shù)是一種將嵌入式設(shè)備接入Intemet的技術(shù)，利用該技術(shù)可將Intemet從Pc機(jī)延伸到8位．16位、32位單片機(jī)。并實(shí)現(xiàn)基于Intemet的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)報(bào)警、上傳、數(shù)據(jù)文件、自動(dòng)發(fā)送E—miI等功能，大大擴(kuò)展Intemet的應(yīng)用范圍?！　?/P>

    1 單片機(jī)嵌入式Web應(yīng)用的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，本文采用了ATMEL公司開(kāi)發(fā)的高性能8位AVR（Advanced RISC）單片機(jī)AT90S8515，該單片機(jī)內(nèi)置8 KB可編程Flash，使用精簡(jiǎn)指令集，支持C語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言，與MCS 8051系列單片機(jī)相比在性能上有很大的提高，在目前單片機(jī)開(kāi)發(fā)中用得較多。因此利用AT90S8515單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)的微處理器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制芯片將嵌入式系統(tǒng)與Internet相連接。其硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　在電路的硬件系統(tǒng)組成中，注意以下幾點(diǎn)：

　　（1）單片機(jī)與網(wǎng)卡芯片的接口電路

　　AT90S8515單片機(jī)所提供的8位數(shù)據(jù)總線PA0~PA7分別對(duì)應(yīng)連接網(wǎng)卡的SD0~SD7引腳；5根地址線PC0~PC4對(duì)應(yīng)連接網(wǎng)卡的SA0~SA4引腳；讀信號(hào)線RD、寫信號(hào)線WR與RTL8019AS的相應(yīng)信號(hào)線連接[1]。復(fù)位通過(guò)PB0控制，PB1片選地址使能[2]。外接時(shí)鐘電路單片機(jī)為8 MHz，網(wǎng)卡芯片為20 MHz。

　?。?）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路

　　一般單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量為64 KB，這樣的存儲(chǔ)空間在進(jìn)行單片機(jī)Web應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)顯得過(guò)小。因此需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，擴(kuò)展容量隨系統(tǒng)數(shù)據(jù)使用量而定。對(duì)于Web應(yīng)用，需要很大的存儲(chǔ)空間存放網(wǎng)頁(yè)等數(shù)據(jù)，所以本系統(tǒng)采用靜態(tài)RAM HM62256芯片作為存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路。

　?。?）RTL8019AS工作方式

　　RTL8019AS有3種工作方式：跳線方式、即插即用方式和RT免跳線方式[1]。在嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合，為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，單片機(jī)盡量少接不必要的芯片。所以將RTL8019AS選擇工作在跳線方式。其IOCS16B引腳接下拉電阻，JP引腳端接高電平。

　?。?）MAX232串口電平轉(zhuǎn)換電路

　　在現(xiàn)場(chǎng)控制端，由于單片機(jī)輸出為TTL電平，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（如傳感器）輸出為EIA電平，而MAX232芯片可以完成單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)間的雙向電平轉(zhuǎn)換[3]。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)隔離濾波接口電路

　　在網(wǎng)絡(luò)接入端需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)隔離濾波器HR901170A。HR901170A主要對(duì)系統(tǒng)電路起保護(hù)作用，減少信號(hào)共模干擾，完成信號(hào)的傳輸。HR901170A的內(nèi)部集成了RJ45接口，可以直接接入到Internet。

　　2 嵌入式Internet的TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)

　　2.1 嵌入式TCP/IP協(xié)議

　　軟件編程是實(shí)現(xiàn)嵌入式Web系統(tǒng)的關(guān)鍵。Web通信中的數(shù)據(jù)封裝、解析都是由單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)的。軟件實(shí)現(xiàn)主要包括兩部分：一是單片機(jī)精簡(jiǎn)TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，對(duì)數(shù)據(jù)的逐層打包、封幀、傳送等流程[2]；二是單片機(jī)Web應(yīng)用服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

　　2.2 uIP驅(qū)動(dòng)底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備RTL8019AS

　　uIP是一個(gè)僅包含3層網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的協(xié)議棧，uIP自身不包含任何類型的底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)和上層應(yīng)用程序，它只提供接口函數(shù)供用戶開(kāi)發(fā)使用。因此為了完成與底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的交互，用戶必須根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的類型，在uIP中自行實(shí)現(xiàn)對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。本文采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是RTL8019AS網(wǎng)卡，因此需要在uIP中實(shí)現(xiàn)對(duì)RTL8019AS網(wǎng)卡的驅(qū)動(dòng)[4]。

　　RTL8019AS驅(qū)動(dòng)程序包括：RTL8019AS芯片初始化、芯片復(fù)位以及數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。RTL8019AS芯片初始化可以通過(guò)初始化函數(shù)void init_8019（void）完成。芯片復(fù)位通過(guò)芯片上的RSTDRV引腳執(zhí)行復(fù)位操作，該引腳高電平有效。

　　3 單片機(jī)上嵌入式Web服務(wù)器的軟件實(shí)現(xiàn)

　　3.1 Web服務(wù)器的建立

　　在進(jìn)行以上的工作之后，用戶就可以建立Web服務(wù)器，通過(guò)uIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)不同的微控制器或工作站之間的通信。Web服務(wù)器和客戶端瀏覽器間的通信采用HTTP協(xié)議。嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常需要根據(jù)用戶的指令，采集系統(tǒng)的當(dāng)前數(shù)據(jù)信息傳送給客戶端瀏覽器，為實(shí)現(xiàn)這種客戶端瀏覽器和Web服務(wù)器的動(dòng)態(tài)交互，需要在服務(wù)器端采用通用網(wǎng)關(guān)接口CGI（Common Gateway Interface）技術(shù)。CGI是一個(gè)在服務(wù)器上運(yùn)行的程序，它分析處理用戶發(fā)送到服務(wù)器上的數(shù)據(jù)信息，完成動(dòng)態(tài)文件資源的創(chuàng)建和處理，再將用戶信息返回給客戶端。

　　3.2 Web服務(wù)器數(shù)據(jù)處理流程

　　當(dāng)系統(tǒng)的網(wǎng)卡接收到從網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)包后，首先分析目的地址是否與自己的物理地址一致，如果不一致，則丟棄此包；如果一致，則讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并分析。如果是ARP請(qǐng)求包，則轉(zhuǎn)入ARP處理程序，并發(fā)送一個(gè)ARP應(yīng)答包給客戶端。如果是IP包，則交由IP層處理，同時(shí)去掉以太網(wǎng)首部[4-5]。IP層根據(jù)IP首部的協(xié)議字段分析該IP包屬于什么數(shù)據(jù)包，如果是UDP包則，丟棄；如果是ICMP請(qǐng)求包，則發(fā)送一個(gè)ICMP應(yīng)答包給客戶端；如果是TCP包且IP地址和端口號(hào)正確，則接收數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)解包后，將數(shù)據(jù)部分通過(guò)串口輸出，控制MAX232現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。反之，如果現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)據(jù)按照TCP協(xié)議格式打包，送入RTL8019AS，由RTL8019AS將數(shù)據(jù)發(fā)送到局域網(wǎng)中。根據(jù)需要還可以在收到串口數(shù)據(jù)時(shí)，先完成數(shù)據(jù)預(yù)處理，再將處理好的數(shù)據(jù)送到局域網(wǎng)。具體的處理過(guò)程如圖2所示。

　　3.3 單片機(jī)上的Web服務(wù)器編程

　　uIP協(xié)議棧提供了一個(gè)稱為宏的UIP_APPCALL的應(yīng)用程序接口供用戶設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)使用[4]。要在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)Web Server服務(wù)，首先將該宏定義為一個(gè)應(yīng)用程序函數(shù)名，然后在此函數(shù)中實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議。完成后，用戶可以從局域網(wǎng)內(nèi)的任何客戶機(jī)訪問(wèn)該單片機(jī)Web服務(wù)器。如果分配一個(gè)公網(wǎng)IP地址，則也可以從Internet上訪問(wèn)此Web服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)的程序如下：

　　#define UIP_APPCALL uip_http /*定義宏UIP_APPCALL為uip_http的應(yīng)用程序函數(shù)*/

　　void uip_http（void）           /*開(kāi)始實(shí)現(xiàn)http協(xié)議建立Web服務(wù)器*/

　　{struct uip http_state*s；

　　s=（struct uip app_state*）uip_conn->appstate；

　　if（uip_connected（））

　　{…                       /*打開(kāi)連接接口函數(shù)，開(kāi)始一個(gè)新的應(yīng)用程序連接*/

　　}

　　if（uip_newdat（）||uip_rexmit（））  /*接收數(shù)據(jù)接口或重發(fā)數(shù)據(jù)接口函數(shù)，應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)*/

　　{if（uip_datalen（）>0）     /*判定數(shù)據(jù)的大小接口函數(shù)

　　{if（uip_conn->lport==80）  /*收到新連接端口號(hào)為80的請(qǐng)求，此即http應(yīng)用*/

　　{update_table_data（）；

　　s->dataptr=newpage；

　　s->dataleft=1957；

　　uip_send（s->dataptrs->dataleft）； /*發(fā)送上述http應(yīng)用數(shù)據(jù)*/

　　}

　　}

　　}

　　if（uip_acked（））      /*返回ACK數(shù)據(jù)確認(rèn)接口函數(shù)*/

　　{if（s->dataleft>uip_mss（）&&uip_conn->lport==80）

　　{s->dataptr+=uip_conn->len；

　　s->dataleft-=uip-conn->len；

　　uip_send（s->dataptrs->dataleft）；

　　}

　　return；

　　}

　　if（uip_poll（））

　　{…                /*輪詢接口函數(shù)用于輪詢各個(gè)客戶端發(fā)起的連接*/

　　return；

　　}

　　if（uip_timedout（）||      /*判斷連接是否超時(shí)*/

　　uip_closed（）||          /*關(guān)閉當(dāng)前的連接*/

　　uip_aborted（））         /*中斷連接接口*/

　　{return；}

　　}

　　本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)成功應(yīng)用在寧波市某商業(yè)廣場(chǎng)的地下停車場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。由于該商業(yè)廣場(chǎng)停車場(chǎng)業(yè)務(wù)量較大，常常導(dǎo)致車位飽和而客戶不知道的情形下進(jìn)入停車場(chǎng)尋找車位，而該停車場(chǎng)規(guī)定進(jìn)入停車場(chǎng)超過(guò)15 min的車輛即開(kāi)始收費(fèi)。導(dǎo)致客戶常常尋找超過(guò)規(guī)定的時(shí)間而仍未找到停車位但需付費(fèi)，從而發(fā)生客戶和管理方之間的糾紛，影響商業(yè)廣場(chǎng)的整體形象。使用了該系統(tǒng)后，各個(gè)車位上的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集停車信息并反饋給系統(tǒng)。系統(tǒng)在停車場(chǎng)入口處顯示停車場(chǎng)當(dāng)前有無(wú)可停車位以及哪些區(qū)域有空閑車位等信息。如果車位已滿，將會(huì)顯示無(wú)可停車位。除此之外，管理人員還可通過(guò)客戶端進(jìn)行查詢、計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)等工作。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)發(fā)費(fèi)用低廉且操作簡(jiǎn)單。在2l世紀(jì)，嵌入式系統(tǒng)必將得到更廣泛的應(yīng)用．將Internet聯(lián)網(wǎng)技術(shù)延伸到被，“泛應(yīng)用8位。16位，32位單片機(jī)的軟件平臺(tái)上，必將大大拓寬因特網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，也將使嵌入式系統(tǒng)的功能躍上一個(gè)新臺(tái)階。