3.2 嵌入式 Web服務器的實現

　　設計中采用的是 W78E58B型 8位單片機，由于單片機存儲空間有限、處理速度相對較慢，且在整個遠程控制中不需要實現完整的 TCP/IP協議。因此，可以在遠程控制的網絡連接和訪問技術中采用精簡 TCP/IP協議。要實現交互功能，就要在精簡 TCP/IP協議的基礎上實現 HTTP協議，構建嵌入式 Web服務器。本設計中的精簡 TCP/IP協議具有同 TCP/IP協議一樣的四層結構，各層實現的功能如下：

　　①鏈路層。設計中通過以太網接入到 Internet，因此物理層和數據鏈路層要符合以太網的 IEEE802.3標準。然而，以太網控制器 RTL8019AS的硬件組成部分已經實現了 CSMA/CD控制機制，屏蔽了底層硬件處理的細節，并向上層軟件提供與硬件無關的接口，最終完成了數據在以太網中的接收和發送。因此，設計中物理層與數據鏈路層的設計是通過 RTL8019AS硬件和驅動程序共同實現的。

　　②網絡層實現了 ARP協議、ICMP協議和 IP協議。ARP是地址解析協議，具體處理過程是當接收到 ARP數據包，處理器就查看 IP地址是請求還是響應。如果是響應，則將響應中的網卡地址存到 ARP高速緩存表中；如果是請求，處理器將返回自己的網卡物理地址給對方。ICMP是調試響應 PING的請求，檢測網路是否通順。依照系統實際應用的要求， IP協議只需實現對數據報傳送和接收，無須實現路由選擇算法和差錯控制，同時也不需支持 IP數據報的分片和重組。

　　③傳輸層實現 TCP協議。 TCP協議是面向連接的、端對端的可靠通信協議。設計中采取了 TCP連接的建立與關閉機制、超時重傳機制、數據包確認機制、流量控制機制來保證它的可靠性。在超時重傳機制中，如果超時重傳定時器溢出后還沒有收到確認，則重傳該數據包，并復位重傳定時器。為簡單起見，程序里每次只發送一個 TCP數據包，然后等待它的確認，只有收到確認后才會繼續發送下面的 TCP數據包。在本設計，程序重傳的間隔時間是固定的，沒有采用 TCP協議中的標準算法，當達到一定的次數后，發送方還沒有收到確認，則會放棄該包的發送并關閉 TCP連接。TCP的流量控制是為了協調通信雙方的收發

　　速率不均衡而設計的。設計中考慮到系統在使用 TCP協議時，只設置了一個中等 IP包大小接收緩存，因此接收窗口恒定設為 1024。這樣遠端主機就會以較慢的傳輸速率與本端的 Web服務器進行通信，不會導致死機。

　?、軕脤訉崿F了 HTTP協議。HTTP是在 Web服務器和瀏覽器之間通信的協議。為了

　　簡化，設計中采用固定的 HTTP報文頭封裝 HTTP應答數據報文。格式如下：

　　char code html_header[ ] //客戶端訪問主頁時候服務器的響應頭部

　　= {"HTTP/1.1 200 OKn" //響應行（ Respond Line），狀態為 OK，表示文件可以讀取

　　"Cache-control: no-cachen" //沒有高速緩存控制

　　"Connection: Keep-Aliven" //HTTP/1.1的可持續鏈接

　　"Content-Length: TAG:LEN1n" //文件長度

　　"Content-Type: text/htmlrnrn" }；//客戶端 GET請求的文件格式

　　在響應 HTTP請求時，由于以太網數據包的數據部分不能超過 1500字節，因此當發送

　　數據超過 1500字節，需要分組發送。

　　3.3 以太網智能家居控制器遠程控制運行結果

　　智能家居控制器接入以太網后，用戶只需在瀏覽器中輸入控制器的 IP地址，便可登錄遠程控制界面。當正確輸入用戶名和密碼后，便進入控制頁面，用戶可以訪問并控制各子系統。

　　圖 4為智能家電的控制頁面，系統使用 GIF格式圖片表示智能家電開關的狀態。當單擊控制頁面中相應的開關后，智能家居 Web服務器收到 HTTP請求，執行 CGI程序，將相反狀態的圖片嵌入到網頁相應的位置中。與此同時，單片機會在相應家電的控制端口，輸出一個與之前狀態相反的電平，此時繼電器動作，家電運行狀態改變。最后智能家居 Web服務器將新的 HTML頁面回送給用戶端，瀏覽器更新頁面，并顯示改變后的家電狀態。

　　智能家居 Web服務器的軟件系統還啟用了定時機制，當用戶在規定的時間內未執行任何操作，系統將退出控制頁面，返回到登錄頁面。用戶必須重新輸入驗證信息，并登錄后才可再次進入控制頁面執行操作，大大提高了整個智能家居控制系統的安全性。

[1].W78E58Bdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/W78E58B_705483.html.
[2].RS232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.
[3].ATF16V8Bdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/ATF16V8B_95069.html.
[4].DS18B20datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS18B20_819975.html.
[5].RTL8019ASdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RTL8019AS_173.html.