1 uIP協(xié)議棧的移植

協(xié)議棧采用瑞典計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所Adam Dunkels開發(fā)的uIP0．9。其功能特性總結(jié)如下：完整的說明文檔和公開的源代碼(全部用C語言編寫，并附有詳細(xì)注釋)；極少的代碼占用量和RAM資源要求，尤其適用于8/16位單片機(jī)；高度可配置性，以適應(yīng)不同資源條件和應(yīng)用場合；支持ARP、IP、ICMP、TCP、UDP(可選)等必要的功能特性；支持多個主動連接和被動連接并發(fā)，支持連接的動態(tài)分配和釋放；簡易的應(yīng)用層接口和設(shè)備驅(qū)動層接口；完善的示例程序和應(yīng)用協(xié)議實(shí)現(xiàn)范例。

要想使uIP協(xié)議棧順利運(yùn)行，需要為其編寫驅(qū)動程序，包括CS8900A的初始化、發(fā)送函數(shù)以及接收函數(shù)。接收數(shù)據(jù)放在uip_buf里，供uip_input()函數(shù)處理。發(fā)送數(shù)據(jù)長度為uip_len。首先發(fā)送uip-bur中前(40+UIP_LLH_LEN)個數(shù)據(jù)，接著發(fā)送uip-appdata指針?biāo)赶虻拇鎯^(qū)域的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)閡ip-buf中前(40+UIP_LLH_LEN)個數(shù)據(jù)是物理層添加的頭，即日的物理地址與本地物理地址，而后部分?jǐn)?shù)據(jù)是應(yīng)用層處理后返同的數(shù)據(jù)。

另一個需要驅(qū)動程序支 持的函數(shù)是uip_periodic(conn)。這個函數(shù)用于uIP內(nèi)核對各連接的定時輪詢，因此需要一個硬件支持的定時程序周期性地用它輪詢各連接。一般用于檢查主機(jī)是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送，若有，則構(gòu)造IP包。

需要注意的問題是：一般情況下，C語言的結(jié)構(gòu)體struct是4字節(jié)對齊的，但是在處理數(shù)據(jù)包時，uIP是根據(jù)結(jié)構(gòu)體中不同數(shù)據(jù)的長度來讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)的，所以一定要在定義struct時使用_(attrlbute)_packed關(guān)鍵字，讓編譯器放棄struct的字節(jié)對齊。

2 嵌入式Web Servor的工作過程

2．1 靜態(tài)Web Server

Web Servet是基于HTTP協(xié)泌的。在實(shí)驗(yàn)箱上搭建的嵌入式Web Seiver一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，即一直判斷網(wǎng)卡的接收數(shù)據(jù)位是否置位。若是，則調(diào)用uip_input()函數(shù)處理uip-buf[]里的數(shù)據(jù)。

當(dāng)在PC端瀏覽器的地址欄里輸入ARM的IP地址并按下回車鍵時，PC端首先發(fā)一個arp查詢包。接收到arp應(yīng)答后，PC端與ARM建立連接。經(jīng)過3次握手后，TCP1連接已經(jīng)建立起來了，客戶機(jī)現(xiàn)在向端口 80(HTTP端口)發(fā)送一個請求。具體的數(shù)據(jù)包如圖1所示。
Web服務(wù)器會處理此請求，Web頁面將在接下來的數(shù)據(jù)包中返同。HTTP的GET請求并沒有指定具體的HTML頁面，Web服務(wù)器返回默認(rèn)頁面，即index．html。具體的數(shù)據(jù)包如圖2所示。

服務(wù)器處理Web頁面請求：服務(wù)器基于IP地址和客戶機(jī)請求的端口號來響應(yīng)Web業(yè)務(wù)。該響應(yīng)包括建立Web頁面需要的信息，客戶機(jī)的Web瀏覽器(如IE)得到這些消息并顯示在屏幕上。如果需要從Web服務(wù)器得到更多信息(如圖片、按鈕、動畫等)，則客戶端會繼續(xù)發(fā)送請求，直到完整顯示整個Web頁面。

2.2 CGI

如果僅僅傳送靜態(tài)的HTML頁面，那么上述的技術(shù)已經(jīng)足夠。然而，在構(gòu)造嵌入式Web Server時，更需要一些動態(tài)數(shù)據(jù)，如溫度、電壓等動態(tài)物理量。這時就需要引入通用網(wǎng)關(guān)接口CGI(Common Gateway Interface)。CGI是HTTP服務(wù)器與其他機(jī)器上的程序進(jìn)行“交談”的一種工具，其程序須運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。絕大多數(shù)的CGI程序被用來解釋處理來自表單的輸入信息，并在服務(wù)器產(chǎn)生相應(yīng)的處理，或?qū)⑾鄳?yīng)的信息反饋給瀏覽器。CGI程序使網(wǎng)頁具有交互功能。

CGl處理步驟：

• 通過Internet把用戶請求送到服務(wù)器；

• 服務(wù)器接收用戶請求并交給CGI程序處理：

• CGI程序把處理結(jié)果傳送給服務(wù)器；

• 服務(wù)器把結(jié)果送網(wǎng)到用戶。

2．3 EGl

CGI適用于PC機(jī)上，然而在嵌入式系統(tǒng)中并不是很好用，因此程序員被迫要用print聲明創(chuàng)建整個網(wǎng)頁，而不是通過更新已存在頁的變量來整合出想要的數(shù)據(jù)。因此人們提出了一種新的技術(shù)——EGI(Embeded(Gateway In-terface)。下面結(jié)合uIP協(xié)議棧在嵌入式系統(tǒng)中的移植來具體探索EGI技術(shù)在嵌入式Web Server的應(yīng)用。

如上所述，當(dāng)客戶端瀏覽器的地址欄輸入Web Server地址后，客戶端與Web Server建立了連接，并在這個連接之上傳輸數(shù)據(jù)。

在server端，系統(tǒng)通過A/D轉(zhuǎn)換采集模擬量，得到的結(jié)果存放在2個全局變量ADl和AD2里。在PC端，瀏覽器發(fā)出的請求包已經(jīng)改變?yōu)閳D3所示的情況。

比較圖1和圖3可以很清楚地看到，劃線部分是兩種請求的不同之處。服務(wù)器會判斷是否為EGI請求。如果是，服務(wù)器就調(diào)用EGI程序。下面是EGI的執(zhí)行步驟：


①判斷客戶端申請的頁面，并發(fā)出HTML頁面頭；服務(wù)器的文件組織是一個隊(duì)列的結(jié)構(gòu)形式。以筆者的課題為例，文件服務(wù)器包括：index．htm、about．htm、contro1．html等靜態(tài)頁面，也包括file_headr_html.htm、file_cgi、file_foot_html．plain等動態(tài)頁面。找出／cgi／后，空格(0x20)前的字符串，也就是“files”，然后用這個字符串在隊(duì)列中的文件名中進(jìn)行查找。如果匹配，就對該文件進(jìn)行字符處理，即對file_cgi進(jìn)行處理。預(yù)先規(guī)定cgi文件里包括3部分：I/文件頭／；c(a．b，c)；I／文件尾／。I包含文件頭或文件尾，c是EGI處理，有a、b、c三種EGI處理方法。服務(wù)器第1步就是發(fā)送I／文件頭／中的文件頭。即file-headr_html.htm。

②處理完cgi文件里第1部分后，進(jìn)入第2部分，即c(a．b，c)。這里可以進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，并將結(jié)果發(fā)送出去。

③處理cgi文件里第3部分，發(fā)送文件尾，即file_foot_html.plain。

EGI技術(shù)的出現(xiàn)使我們可以根據(jù)申請，即時構(gòu)造頁面。這在數(shù)據(jù)采集、實(shí)時監(jiān)控領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。下面是本課題中應(yīng)用EGI技術(shù)，在瀏覽器里以圖表形式實(shí)時顯示采集到的模擬量。如圖4所示，用兩個類似溫度計(jì)的圖形來顯示服務(wù)器端采集到的數(shù)據(jù)。客戶端每隔一段時間就自動刷新顯示，發(fā)送EGI請求，服務(wù)器端把最新的數(shù)據(jù)所構(gòu)造的網(wǎng)頁發(fā)送過來。

3 結(jié)論

目前，嵌入式Web Server應(yīng)用在多種場合，EGI技術(shù)的引入使嵌入式Web具有動態(tài)交互功能，如使得遠(yuǎn)程監(jiān)控、測量成為現(xiàn)實(shí)。