嵌入式Web Server中EGI技术的应用

嵌入式Web Server中EGI技术的应用

技术分类：    来源：单片机及嵌入式系统应用/作者：苏州大学安峰 陈小平  发表时间：2007-09-26

　　1 uIP协议栈的移植

　　协议栈采用瑞典计算机科学研究所Adam Dunkels开发的uIP0．9。其功能特性总结如下：完整的说明文档和公开的源代码(全部用C语言编写，并附有详细注释)；极少的代码占用量和RAM 资源要求，尤其适用于8/16位单片机；高度可配置性，以适应不同资源条件和应用场合；支持ARP、IP、ICMP、TCP、UDP(可选)等必要的功能 特性；支持多个主动连接和被动连接并发，支持连接的动态分配和释放；简易的应用层接口和设备驱动层接口；完善的示例程序和应用协议实现范例。

　　要想使uIP协议栈顺利运行，需要为其编写驱动程序，包括CS8900A的初始化、发送函数以及接收函数。接收数据放在uip_buf里，供 uip_input()函数处理。发送数据长度为uip_len。首先发送uip-bur中前(40+UIP_LLH_LEN)个数据，接着发送uip- appdata指针所指向的存储区域的数据。这是因为uip-buf中前(40+UIP_LLH_LEN)个数据是物理层添加的头，即日的物理地址与本地 物理地址，而后部分数据是应用层处理后返同的数据。

 
   另一个需要驱动程序支持的函数是uip_periodic(conn)。这个函数用于uIP内核对各连接的定时轮询，因此需要一个硬件支持的定时程序周期性地用它轮询各连接。一般用于检查主机是否有数据要发送，若有，则构造IP包。

　　需要注意的问题是：一般情况下，C语言的结构体struct是4字节对齐的，但是在处理数据包时，uIP是根据结构体中不同数据的长度来读取相 应数据的，所以一定要在定义struct时使用_(attrlbute)_packed关键字，让编译器放弃struct的字节对齐。

　　2 嵌入式Web Servor的工作过程

　　2．1 静态

　　Web Servet是基于HTTP协泌的。在实验箱上搭建的嵌入式Web Seiver一直处于监听状态，即一直判断网卡的接收数据位是否置位。若是，则调用uip_input()函数处理uip-buf[]里的数据。

　　当在PC端浏览器的地址栏里输入ARM的IP地址并按下回车键时，PC端首先发一个arp查询包。接收到arp应答后，PC端与ARM建立连 接。经过3次握手后，TCP1连接已经建立起来了，客户机现在向端口 80(HTTP端口)发送一个请求。具体的数据包如图1所示。

　　Web服务器会处理此请求，Web页面将在接下来的数据包中返同。HTTP的GET请求并没有指定具体的HTML页面，Web服务器返回默认页面，即index．html。具体的数据包如图2所示。

　　服务器处理Web页面请求：服务器基于IP地址和客户机请求的端口号来响应Web业务。该响应包括建立Web页面需要的信息，客户机的Web浏 览器(如IE)得到这些消息并显示在屏幕上。如果需要从Web服务器得到更多信息(如图片、按钮、动画等)，则客户端会继续发送请求，直到完整显示整个 Web页面。

　　2.2 CGI

　　如果仅仅传送静态的HTML页面，那么上述的技术已经足够。然而，在构造嵌入式Web Server时，更需要一些动态数据，如温度、电压等动态物理量。这时就需要引入通用网关接口CGI(Common Gateway Interface)。CGI是HTTP服务器与其他机器上的程序进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服务器上。绝大多数的CGI程序被用来解释 处理来自表单的输入信息，并在服务器产生相应的处理，或将相应的信息反馈给浏览器。CGI程序使网页具有交互功能。

　　CGl处理步骤：

• 通过Internet把用户请求送到服务器；
• 服务器接收用户请求并交给CGI程序处理：
• CGI程序把处理结果传送给服务器；
• 服务器把结果送网到用户。

　　2．3 EGl

　　CGI适用于PC机上，然而在嵌入式系统中并不是很好用，因此程序员被迫要用print声明创建整个网页，而不是通过更新已存在页的变量来整合 出想要的数据。因此人们提出了一种新的技术——EGI(Embeded Gateway In-terface)。下面结合uIP协议栈在嵌入式系统中的移植来具体探索EGI技术在嵌入式Web Server的应用。

　　如上所述，当客户端浏览器的地址栏输入Web Server地址后，客户端与Web Server建立了连接，并在这个连接之上传输数据。

　　在server端，系统通过A/D转换采集模拟量，得到的结果存放在2个全局变量ADl和AD2里。在PC端，浏览器发出的请求包已经改变为图3所示的情况。

　　比较图1和图3可以很清楚地看到，划线部分是两种请求的不同之处。服务器会判断是否为EGI请求。如果是，服务器就调 用EGI程序。下面是EGI的执行步骤：

　　①判断客户端申请的页面，并发出HTML页面头；服务器的文件组织是一个队列的结构形式。以笔者的课题为例，文件服务器包括：index． htm、about．htm、contro1．html等静态页面，也包括file_headr_html.htm、file_cgi、 file_foot_html．plain等动态页面。找出／cgi／后，空格(0x20)前的字符串，也就是“files”，然后用这个字符串在队列中 的文件名中进行查找。如果匹配，就对该文件进行字符处理，即对file_cgi进行处理。预先规定cgi文件里包括3部分：I/文件头／；c(a．b， c)；I／文件尾／。I包含文件头或文件尾，c是EGI处理，有a、b、c三种EGI处理方法。服务器第1步就是发送I／文件头／中的文件头。即file -headr_html.htm。

　　②处理完cgi文件里第1部分后，进入第2部分，即c(a．b，c)。这里可以进行A／D转换，并将结果发送出去。

　　③处理cgi文件里第3部分，发送文件尾，即file_foot_html.plain。

　　EGI技术的出现使我们可以根据申请，即时构造页面。这在数据采集、实时监控领域有着广泛的应用。下面是本课题中应用EGI技术，在浏览器里以 图表形式实时显示采集到的模拟量。如图4所示，用两个类似温度计的图形来显示服务器端采集到的数据。客户端每隔一段时间就自动刷新显示，发送EGI请求， 服务器端把最新的数据所构造的网页发送过来。

　　3 结论

　　目前，嵌入式应用在多种场合，EGI技术的引入使嵌入式Web具有动态交互功能，如使得远程监控、测量成为现实。