（2）系統(tǒng)的硬件設計方案

　　LPC2132微控制器是所設計的嵌入式Web服務器的核心，一方面LPC2132微控制器內部要實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧，并驅動網(wǎng)絡接口控制器ENC28J60，經耦合隔離變壓器H1102和以太網(wǎng)以實現(xiàn)Internet接入；另一方面，LPC2132微控制器又是相應控制系統(tǒng)的控制單元。

　　由于以太網(wǎng)的廣泛使用，本文選擇了最為常用的Internet接入方式，即通過以太網(wǎng)接入Internet.由美國Microchip公司生產的以太網(wǎng)控制芯片ENC28J60是本設計所選擇的網(wǎng)絡接口控制器，它集成了介質訪問控制子層和物理層的功能，主要完成網(wǎng)絡接口層中數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收。

　　H1102是一款耦合隔離變壓器，用來對網(wǎng)絡上的脈沖進行轉換和濾波。H1102聯(lián)接RJ45接頭，可以直接接入以太網(wǎng)。

　　串行電平轉換模塊選用了Maxim公司出品的MAXSP3232E芯片。該芯片內部含有倍增電路和轉換電路，只需+5V電源供電即可實現(xiàn)TTL電平到RS232C電平的轉換。RS232串口一方面是作為開發(fā)調試用的，一方面可以作為相應的通信應用。

　　I/O口擴展包括系統(tǒng)的LED顯示電路、JTAG調試電路以及其他測試電路等。

　　（3）系統(tǒng)的軟件設計方案

　　Web服務器是在嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的基礎上實現(xiàn)的一種應用程序。從系統(tǒng)軟件工作過程來看，可將系統(tǒng)分三部分：第一部分，以太網(wǎng)控制器驅動程序的實現(xiàn)；第二部分：嵌入式TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn)，這部分內容在第一部分的基礎上，結合系統(tǒng)具體環(huán)境，對標準TCP/IP協(xié)議進行簡化并在ARM7單片機上進行移植；第三部分：應用層部分，通過嵌入式TCP/IP協(xié)議對用戶數(shù)據(jù)進行收發(fā)處理。這里是在應用層實現(xiàn)HTTP協(xié)議來完成Web服務器功能的。

　　所以系統(tǒng)軟件設計部分主要包括了以太網(wǎng)控制器的驅動程序、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧以及動態(tài)web網(wǎng)頁的實現(xiàn)等幾個模塊：

　　1）以太網(wǎng)控制器驅動程序是指LPC2132微控制器對ENC28J60芯片的驅動、控制過程。

　　2）在LPC2132微控制器內部嵌入TCP/IP協(xié)議棧是系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵，它主要包括了ARP，ICMP，IP，TCP和HTTP協(xié)議的設計與實現(xiàn)。

　　3）動態(tài)網(wǎng)頁的實現(xiàn)。使用CGI技術，可以實現(xiàn)動態(tài)信息的交換，從而達到遠程監(jiān)視、控制的目的。

　　軟件設計中的另一任務是確定開發(fā)語言。對于嵌入式系統(tǒng)來說，掌握匯編語言的編程是至關重要的，即使使用高級語言來進行編程，通過閱讀編譯出來的匯編代碼，也可以發(fā)現(xiàn)高級語言編程時需要優(yōu)化的地方，從而提高高級語言所編寫代碼的執(zhí)行效率。

　　同時嵌入式系統(tǒng)的資源緊張，要合理利用資源，提高運行效率，關鍵部分、時間要求嚴格的部分還是需要使用匯編語言來完成。但匯編語言在代碼編寫和維護上效率較低，通用性不強，在復雜的項目上還是選用高級語言比較合理。在本設計中，采用匯編語言編寫ARM7內核的啟動代碼（boot loader），其它的程序采用C語言作為設計語言。它有很明顯的優(yōu)勢：C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，有豐富的庫函數(shù)、運算速度快，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制，較匯編語言有更好的可讀性。

　　3.嵌入式Web服務器設計的實現(xiàn)

　　（1）主程序流程

　　在主程序流程中，主要設計實現(xiàn)包括兩大部分：第一是對接收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包：第二則是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行封裝并發(fā)送。

　　系統(tǒng)初始化模塊主要包括了LPC2I32微控制器的初始化、網(wǎng)絡接口芯片ENC28J60的初始化、TCP/IP協(xié)議棧中各標志的初始化等：

　　ARP處理模塊主要完成接收ARP請求并發(fā)送ARP響應；ICMP處理模塊主要完成接收ICMP回顯請求并發(fā)送ICMP回顯響應；TCP數(shù)據(jù)處理模塊主要完成對TCP數(shù)據(jù)報及HTTP數(shù)據(jù)的處理。

　　當程序運行時，首先對系統(tǒng)初始化，這時系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，直到有數(shù)據(jù)幀到達。ENC28J60接收完數(shù)據(jù)幀以后，首先去除幀頭，然后判斷該數(shù)據(jù)幀的報文是否為ARP包，若是，則進行ARP數(shù)據(jù)包處理，若不是，則檢查數(shù)據(jù)報頭，看IP數(shù)據(jù)包的報文是否為ICMP數(shù)據(jù)包，若是ICMP數(shù)據(jù)包，則轉到ICMP數(shù)據(jù)處理子程序。若不是ICMP數(shù)據(jù)包，就繼續(xù)進行判斷，看是否為TCP數(shù)據(jù)包，若為TCP數(shù)據(jù)包則轉入TCP數(shù)據(jù)處理子程序，若此時即不是ICMP數(shù)據(jù)包也不是TCP數(shù)據(jù)包，則將該包丟棄。

　　子程序的設計是為了完成TCP/IP協(xié)議體系的每一層的功能的，TCP/IP協(xié)議的每一層都是相互聯(lián)系的，但也是相對獨立的，具體由下面7個部分實現(xiàn)：以太網(wǎng)驅動程序、以太網(wǎng)層程序、ARP協(xié)議處理程序、IP協(xié)議處理程序、ICMP協(xié)議處理程序、TCP協(xié)議處理程序、HTTP協(xié)議處理程序。

　　（2）嵌入式Web服務器的實現(xiàn)

　　1）網(wǎng)絡接口的實現(xiàn)

　　網(wǎng)絡接口是Web服務器與外界交流的接口。操作系統(tǒng)提供網(wǎng)絡協(xié)議棧的支持，最主要是TCP/IP以及socket套接字系統(tǒng)函數(shù)庫。

　　網(wǎng)絡接口使用操作系統(tǒng)提供的socket函數(shù)族建立可遠程通信的套接字。它分兩部分，一部分在系統(tǒng)初始化的時候建立，另一部分在HTTP引擎模塊里面實現(xiàn)。網(wǎng)絡接口模塊的功能描述為：首先建立socket.socket是BSOUnix提出的進程間通信（IPC）機制，它是一種雙向的通信接口，使得可以在兩個不同進程（通常是網(wǎng)絡上的不同節(jié)點的進程）之間可以直接通信。

　　2）中心處理模塊

　　中心處理模塊是嵌入式W e b服務器的核心。它進行全局的控制和管理。它通過accept（）接收HTTP請求，調用read將請求接收到本地，然后進行請求解析。根據(jù)請求的內容，判斷是屬于動態(tài)內容還是靜態(tài)內容，如果是動態(tài)內容則調用相應的動態(tài)處理函數(shù)，如果是靜態(tài)內容則訪問VFS獲得相應的內容。然后將獲得的內容包裝成為HTTP響應，返回給客戶端。中心處理模塊還實現(xiàn)控制管理信息和容錯機制。

　　3）動態(tài)文件預處理器

　　Web服務器必須有交互能力才是有實際意義的服務器程序。目前大多數(shù)的Web服務器都是利用CGI（Common Gateway Interface，通用網(wǎng)關接口）來實現(xiàn)應用程序的接口。本論文從嵌入式系統(tǒng)的角度出發(fā)，實現(xiàn)了一種內部的應用程序接口。

　　動態(tài)文件預處理器所實現(xiàn)的功能是將普通的Web動態(tài)資源轉變成為可編譯的函數(shù)代碼。設動態(tài)文檔為f.dtm，它包含內容{x，f（a）}。其中x為靜態(tài)的內容，F(xiàn)（）為應用程序，a為通過解析HTTP請求得出的參數(shù)。動態(tài)文件預處理器將f.dtm轉變成為f_dtm.c.它的內容為（f_dtm（）}，它是一個函數(shù)，實現(xiàn)功能為輸出{x‘，f（a）}。其中f（a）是f（a）的實際輸出，而x‘是輸出靜態(tài)內容的動作。

　　4.嵌入式Web服務器的主要應用

　　嵌入式Web服務器是應用在嵌入式系統(tǒng)上的Web服務器架構。它的主要應用是設備管理和應用程序的網(wǎng)絡擴展。

　　嵌入式Web服務器作為一個后臺程序直接在嵌入式設備上運行，用戶通過網(wǎng)絡對設備配置、控制、監(jiān)測，保證設備安全、有效地運作。

　　Web接口使得用戶可以在任何一臺有互聯(lián)網(wǎng)接入能力的帶有Web瀏覽器的設備訪問到該嵌入式設備。Web服務器提供應用程序接口可以擴展Web的應用。這種設備管理方式不僅起到監(jiān)測、控制的功能，而且根據(jù)設備的特點可以更加入性化和智能化。它使對遠程設備的操作從監(jiān)控（Monitor）變成為管理（Manage）。其中基于嵌入式WEB服務器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流技術，在嵌入式系統(tǒng)中集成嵌入式Web視頻服務器，采用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)；內置一個嵌入式Web服務器。攝像頭送來的視頻信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內部總線送到內置的Web服務器，網(wǎng)絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務器上的攝像機圖像，授權用戶還可以控制攝像機、云臺、鏡頭的動作或對系統(tǒng)配置進行操作。

　　另一個應用是應用程序網(wǎng)絡擴展。Web服務已成為支撐現(xiàn)代應用程序技術和系統(tǒng)核心組件，現(xiàn)今約87%的企業(yè)用戶都希望為他們的程序添加上基于Web的用戶接口。嵌入式Web服務器很好地提供了Internet網(wǎng)絡的接口，將應用程序和Web接口結合起來，是應用程序網(wǎng)絡擴展的解決方案。