嵌入式Webserver技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)

1、嵌入式 Webserver 技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)【摘 要】隨著現(xiàn)代通工程技術(shù)的全面發(fā)展，通過技 術(shù)創(chuàng)新的綜合應(yīng)用，結(jié)合新時(shí)期嵌入式 Webserver 技術(shù)的運(yùn) 用，更加有利于增強(qiáng)整個通信的整體發(fā)展。本文將圍繞嵌入 式 Webserver 技術(shù)進(jìn)行討論，對基于 TCP/IP 協(xié)議棧，利用 8 位單片機(jī)構(gòu)建嵌入式 WebServer 的具體技術(shù)及相關(guān)實(shí)現(xiàn)方案 進(jìn)行深入分析，并從硬件與軟件的角度進(jìn)行概述，更好的實(shí) 現(xiàn)嵌入式 Webserver 技術(shù)的綜合效果?！娟P(guān)鍵詞】 WebServer TCP/IP 協(xié)議棧 套接字 在通信工程與技術(shù)的不斷發(fā)展中，通過對 8 位微控制器 的應(yīng)用，在沒有進(jìn)行 pc 機(jī)或者

2、高檔單片機(jī)的情況下接入互聯(lián) 網(wǎng)，在不斷創(chuàng)新的嵌入式技術(shù)中，通過嵌入式 Webserver 技 術(shù)的不斷創(chuàng)新，逐步取代 PC 位中心的應(yīng)用系統(tǒng)，將成為全 新的發(fā)展路徑，并運(yùn)用于智能家居系統(tǒng)、交通網(wǎng)路系統(tǒng)等各 個領(lǐng)域，成為重要的技術(shù)模式。一、嵌入式 Webserver 技術(shù)簡介（一）技術(shù)應(yīng)用Webserver是近年發(fā)展起來的新一代Web技術(shù)，它是由W3C 設(shè)計(jì)和指定的，用來促進(jìn)跨平臺的程序間的通信。Webserver服務(wù)平臺是一套標(biāo)準(zhǔn)的類型系統(tǒng)，基本的Webserver 服務(wù)平臺就是 XML+HTTP ，目前這些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包 括 XML 、UDDI 、WSDL 、SOAP 、HTTP 等。這些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)

3、議 都是基于 XML 的，跨平臺的、與編程語言無關(guān)的是 XML 的重要特質(zhì)，建立在 XML 基礎(chǔ)上的 Webserver 能夠使運(yùn)行 在異種系統(tǒng)平臺上的不同的應(yīng)用程序進(jìn)行信息交換和通信， 提供了更大的空間交互。對于外部使用者而言， Web 服務(wù)是一種部署在 Web 上的 對象 /組件，使用者能發(fā)現(xiàn)并調(diào)用該對象 /組件部署的服務(wù) 9 。對于設(shè)計(jì)者來說，為優(yōu)化設(shè)計(jì)，對系統(tǒng)進(jìn)行模塊化和可 復(fù)用性設(shè)計(jì)，每一個業(yè)務(wù)邏輯都設(shè)計(jì)成一個獨(dú)立的 Web 服 務(wù)。同時(shí)， Web 服務(wù)采取在 HTTP 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議基礎(chǔ)上傳輸基于 XML 的 SOAP 協(xié)議用來表示數(shù)據(jù)和調(diào)用請求的數(shù)據(jù)，在絕 大數(shù)情況下可輕松跨越企業(yè)防火

4、墻。Webserver 體系結(jié)構(gòu)是一種面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，即 SOA 架構(gòu)( Service Oriented Architecture )。它通過 WSDL ( Web Service Description Language )來描述這個 Webserver 以及如 何對它進(jìn)行訪問， 使用 SOAP( Simple Object Access Protocol ) 借由開放協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)， 在商業(yè)注冊中心 UDDI( Universal Description Discovery and Integration )注冊 Webserver,從而 使服務(wù)使用者可以在 UDDI 提供的目錄服務(wù)上

5、搜索到特定 Webserver服務(wù)。Webserver的服務(wù)體系架構(gòu)中有三個清晰的 角色定義，角色之間的關(guān)系參見下圖。（二）XMLXML （ Extensible Markup Language ）作為可擴(kuò)充的標(biāo)記 語言標(biāo)準(zhǔn)， 被設(shè)計(jì)用來傳輸和存儲數(shù)據(jù)， 是基于文本的 W3C 規(guī)范的標(biāo)記語言。它嚴(yán)格地定義了可移植地結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，提 供了靈活性、可擴(kuò)展性和結(jié)構(gòu)化的消息格式。 XML 具有以 下六個特性優(yōu)點(diǎn)： XML 文件是可讀的、可擴(kuò)展性的、自描 述的、異構(gòu)系統(tǒng)間地信息互通的、保值的、更精確搜索的。（三）WSDL 描述語言WSDL （Webserver Description Language ）

6、是一種基于 IDL 技術(shù)的服務(wù)描述語言。它用于描述Webserver 以及如何訪問它們。Webserver被WSDL語言描述定義為服務(wù)訪問點(diǎn) 或端口的集合。它本身是基于XML語法的，WSDL使用XML 語言將 Webserver 描述為面向文檔或面向過程信息的一組端 點(diǎn)操作消息。信息是抽象的描述數(shù)據(jù)交換和端口類型支持的 操作的抽象集合。一個可重用的綁定是針對特定端口的，由 具體的協(xié)議和數(shù)據(jù)格式來規(guī)范，然后操作和消息綁定到具體 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和消息格式。通過這種方式， WSDL 描述了 Web 服務(wù)的公共接口，方便設(shè)計(jì)者描述和綁定服務(wù)。二、嵌入式 Webserver硬件平臺（一）MCU直接實(shí)現(xiàn)形式的

7、 Webserver的硬件平臺MCU 以 SX52BD100 的運(yùn)算速度最快，在 100 MHz 晶 振驅(qū)動下指令執(zhí)行速度可達(dá) 100MIPS；RABBIT2000 次之，51 系列最慢。 但是硬件成本恰好反之， 用戶可以根據(jù)不同的 要求來配置 MCU 。以太網(wǎng)控制芯片可采用 RealTek 公司的 RTL8019AS 。該芯片是一款全雙工以太網(wǎng)控制器，可以工作 在 Ethernet II 和 IEEE802.3 、 10Base5、 10Base2、 10BaseT 下，并與 NE2000 兼容。 E2PROM 主要用來存 WEB 頁面、 圖像文件、 PDF 文檔等內(nèi)容，因此沒有特殊要求，可

8、由用戶 自由選擇，一般 32 KB 左右即可。該方案中， MCU 為核心 芯片，通過它控制以太網(wǎng)控制芯片 RTL8019AS ，進(jìn)而完成接 入網(wǎng)絡(luò)的工作。（二）TCP/IP 協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)IP 包含編址方案， 并提供尋址功能； TCP 則是在不同主 機(jī)的對等進(jìn)程之間提供可靠的進(jìn)程間通信。 與 TCP 兩端口所 連接的 實(shí)體中，一端為應(yīng)用程序進(jìn)程或用戶，另一端則為 底層協(xié)議，如 IP 協(xié)議。 TCP 在建立連接過程中采用三向握 手機(jī)制，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。以 ZWORLD 公司的 Rabbit2000 系列芯片為例，論述嵌入式 WebServer 的具體實(shí) 現(xiàn)過程。 Rabbit2000 系列芯片

9、是一種高性能 8 位器件。由于 其 C 語言友好指令集和快速數(shù)字處理功能，因而受到矚目。 Rabbit 結(jié)構(gòu)以 Zilog 公司的原始 Z80 微處理器為基礎(chǔ)，但作 了幾項(xiàng)改進(jìn)：不像 Z80 指令集那樣使用 16 位尋址覆蓋存儲 空間，而用一個 20 位或 1MB 的實(shí)際存儲空間；采取直接與 靜態(tài)存儲器件相連接的方式；有 3 條存儲芯片選擇線路和 2 組寫入 /輸出啟動線路；片上外設(shè)包括 4 個串行端口、 1 個子 端口、 40 條 I/O 線、 7 個不同的定時(shí)器、精確脈沖發(fā)生硬件 和電池支持的 RTC 。（三）Websphere 組件管理相關(guān)技術(shù)一是組件池。 WebSphere EJB 組

10、件池技術(shù)可以避免頻繁 建立和關(guān)閉 EJB 實(shí)例的開銷，提高系統(tǒng)性能。在 WebSphere 中部署一個EJB時(shí)，EJB容器為這個Bean分配幾個實(shí)例到 組件池，當(dāng)客戶請求一個 Bean時(shí)，WebSphere將一個預(yù)先實(shí) 例化的 Bean 分配出去，在客戶的一次會話中，可以只引用 一次Bean，就可以執(zhí)行這個 Bean的多個方法。如果另一個 客戶請求同一個 Bean，容器檢查池中空閑的 Bean，如果全 部的實(shí)例都已用完，則會自動生成一個新的實(shí)例放在池中， 并分配給請求者。當(dāng)負(fù)載減少時(shí)，池會自動管理 Bean 實(shí)例 的數(shù)量，將多余的實(shí)例從池中釋放。二是鈍化 EJB 實(shí)例。 WebSphere也會

11、靈活的調(diào)整EJB容器與當(dāng)前的組件，當(dāng)Bean 實(shí)例數(shù)大于容器配置中指定的緩存大小時(shí)， Bean 被鈍化。 當(dāng)有狀態(tài) Bean 被鈍化期間， 容器將 Bean 實(shí)例序列化為鈍 化目錄中的一個文件，并廢棄來自 Bean 高速緩存的實(shí)例。 之后，如果有對已鈍化 Bean 實(shí)例的請求到達(dá)，容器將從鈍 化目錄中檢索出此實(shí)例，對它進(jìn)行解序列化，將其放回高速 緩存中，并將請求指向它。四、結(jié)語在建立起相應(yīng)的硬件連接以后，就可以根據(jù)不同的硬件 特點(diǎn)，選用不同的開發(fā)工具和開發(fā)語言進(jìn)行 WebServer 的構(gòu) 架工作。本文給出了目前構(gòu)架 WebServer 的主要原理和方法， 并給出 Rabbit 2000 系列芯片實(shí)現(xiàn)的具體