1前语
计算机和网络技能的迅速开展,引发了操控范畴深入的技能革命。操控体系结构向网络化、开放性方向开展将是操控体系技能开展的首要潮流。曩昔很多的汗牛充栋的8/16位单片机的嵌入式设备,如仪器仪表、数据收集和显现、进程操控、工业主动化、家庭主动化等的实时使用,现已到了享用网络便利的时分了。它们将成为Internet 的开展膏壤,适应“网络服务”向“网络使用”扩展的大潮。
现在大多数嵌入式体系还处于独自使用的阶段,以单片机为中心,与一些操控设备合作完成必定的功用。假如嵌入式体系可以衔接到Internet 这个信息流通渠道,则可以便利、低价地将信息送到世界上任何一个当地,这将构成集办理与操控于一体的分布式网络体系。要做到这一点并不难,在电子技能、传感技能现已高度发达的今日,现场数据的获得,现已不是难事,温度、压力、湿度、速度、加速度、电流、电压这些数据只需求一个小小的嵌入式体系就可处理。别的,以太网(Ethernet)协议现已广泛地使用于各种计算机网络,依据以太网的嵌入式体系也正在不断向前开展。
另一方面,跟着网络的开展和用户对各种使用需求,现在各式各样的消费产品,例如,智能手机,数码相机等,都供给无线或是有线的国际互联网络的接入功用。各种使用都需求网络的接入来供给各种文娱功用。一起跟着物联网技能开展,关于各种设备的网络接入和拜访将变得越来越遍及。而且现在盛行的智能家居体系的完成也需求网络的接入来供给长途操控,,因而开发依据MCU的嵌入式Web服务器对错常有含义和挑战性的。
2需求与功用分析
体系方针
终究意图是完成一个依据PIC32位单片机的可移植而且高度可装备嵌入式Web服务器。嵌入式Web服务器可用于现在盛行的物联网的各个方面,例如,传感器网络监控,工业机器监控,小型Web服务器,长途信息交互等使用范畴。
首要功用
完成一个嵌入式Web服务器,而且可以供给用户经过Internet 拜访并操控相关外设。根本要求如下所示:
1. 当上电或用户复位后一切PIC32 位单片机装备可以主动设置好,并正常作业;
2. 网络衔接经过板卡上的Ethernet 接口完成,而且相关的IP地址,子网掩码(Subnet mask),网关(Gateway)等网络装备可以经过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)主动完成。
3. HTML源文件寄存在外部SD存储卡上,便使用户修正。而且经过USB接口来完成读写。
4. 为了演示物联网技能的根本结构及其优势,供给相关外设(温湿度传感器及LED)供用户长途操控或操作。
5. 为便利使用,相关的网络信息(如IP地址,网关(Gateway)等)及外设信息(如温度,湿度等)显现在LCD上。
相关技能和原理
TCP/IP 协议
USB 协议
3.体系规划与完成
体系整体结构框图如图1所示:
图1 体系整体结构框图
嵌入式Web服务器
从上面的框图中咱们可以明晰地了解整个硬件体系的结构以及各部分的衔接。首要最重要的部分是调用Microchip公司的TCP/IP库来完成PIC32位单片机与Internet的通讯,承受用户的恳求并依据Http Request()的返回值经过Http Response()来与用户进行交互,例如显现时刻、温度、湿度,或许操控LED灯的亮或灭。更进一步可以用按键来仿照嵌入式服务器侧的各种外设的参数改变,使其实时的显现到用户的Web浏览器上。
下图是简化了的Web服务器原理图,服务器的事物逻辑部分是嵌入式服务器的中心部分,它依据不同的Http Socket来读取SD存取卡上的HTML源文件或其他外设的输入值,来响使用户的恳求,这是物联网的根底。
SD存取卡及文件体系
SD存取卡及文件体系是整个体系中仅次于嵌入式Web服务器的重要模块,它首要用来寄存Web服务器办理员编写的HTML源文件,供给给Web服务器来响使用户的恳求。SD卡的读写可以使用PIC32位单片机上的USB Host来便利的完成。而且Microchip 公司供给的文件体系的库函数的支撑,愈加便利了SD存取卡及文件体系模块的完成。
其示意性原理框图如下所示:
LCD显现部分
一起与PIC32 位单片机相连的LCD用来显现嵌入式Web服务器的网络衔接信息以及传感器的输入值。嵌入式Web服务器的网络衔接信息不只包括当时IP地址,网关等根本网络信息,还包括了当时用户衔接数,用户的Web恳求等。办理者可以依据这些根本的信息来判别当时Web服务器的作业状况,以及体系过错的查看。
LCD显现内容的整体布局如下图所示:
4.传感器模块及LED操控模块
传感器首要用于丈量当时体系所在环境的各种参数,比方温度,湿度等。丈量的数据一方面送到LCD显现;另一方面送到Web服务器的事物逻辑操控中心以响使用户的Web恳求。而LED操控部分则承受来自Web服务器的操控信号以操控LED灯的亮或灭。
5.测验
1. 当上电或用户复位后一切P%&&&&&%32 位单片机装备主动设置好,并正常作业;
2. 网络衔接经过板卡上的Ethernet 接口完成,相关的IP地址,子网掩码(Subnet mask),网关(Gateway)等网络装备可以经过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)主动完成;
3. 相关外设(温湿度传感器及LED)正常作业。