基于51单片机的嵌入式web服务器

基于51单片机的嵌入式web服务器

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武汉科技学院20XX届毕业设计论文

1绪论

嵌入式Internet是几年前发展起来的一项新兴概念和技术。在工业测控领域，1999年成立的“工业以太网协会(IeA)”正在积极致力于工

业以太网现场总线的研究开发[1]。与其它现场总线相比，采用以太网接口芯片和Tcp／Ip协议实现的嵌入式web服务器可以使各种家电设备、pDA、仪器仪表、工控设备和数据采集设备很容易地连接到Internet，这样就能够利用Internet实现对各种嵌入式设备的低成本远程访问和资源共享。嵌入式设备在价格、体积、实时性以及可靠性等方面都具有优势，但嵌入式系统的资源有限，在占用较小资源的情况下如何实现Tcp／Ip协议簇中的相关协议已经成为嵌入式网络开发的一个重要问题。本文在精简的Tcp协议上实现了hTTp协议，采用hTTp协议可以使不同的设备具有相同的访问接口。整个系统占用资源少，能够完成常用的相关网络通讯功能。

1．1嵌入式系统的发展及现状

嵌入式系统泛指单片机和微处理器构成的电子设备。它出现至今己经有30多年的历史[2]。嵌入式技术在经历了以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，和以嵌入式微处理器为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统以及以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统这三个阶段后。而今正在进入以Internet为标志的嵌入式系统.这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、工业控制技术结合日益密切，嵌入式设备与工Internet的结合将代表嵌入式系统的未来。其主要应用领域可以包括:

①工业自动化:工业现场应用了大量的8,16,32位嵌入式微控制

器，其网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源的主要途径，在工业过程控制、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工等系统中具有广阔的应用前景;

②智能大厦:随着计算机的普及应用以及网络和自动化技术的发展，大厦内所有的公共设备都将采用嵌入式智能系统来提高大厦的服务能力，嵌入式系统的

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应用可实现大厦内各种操作和信息的共享，实现按需控制;

③智能仪器:参考pc机主板设计方法设计的嵌入式计算机智能仪器应用系统通用性强，并可根据不同要求，选择其中的全部或部分电路，只需对软件做部分修改或删除，简化系统，大大提高了开发效率，降低了开发成本，具有广阔的应用空间;

④信息家电:21世纪是数字化网络的时代，计算机、通信、控制“3c\技术相互融合，各类消费类电子产品随着数字化技术与联网的普及而走向数字化、网络化。嵌入式计算机是实现电子产品数字化、网络化的技术基础。随着数字化进程的日益加深，人们的家居生活越来越明显地印上了“网络的烙印”，最突出的表现就是数字家电开始走向数字化、网络化。

本文将研究的单片机+Tcp/Ip软件的方法就可以使嵌入式系统上Internet，使嵌入式设备之间可以相互通信。这种技术现今已用于工业自动化，pos(电子收款机系统)网络及电子商务，智能公路等方面。

1．2嵌入式系统的特点及应用

嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统通常具有如下特性[3]：·完成单一或一组紧密相关的特定功能；·具有高性能和实时的要求；

·系统作为设备的一部分，其运行一般不需要人工干预；·系统的电源要求具有较高的可靠性和安全性；·处理器的选择是嵌入式系统设计的关键一步。

嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和

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电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。随着“后pc”时代的来临，嵌入式系统技术已经成为无所不在的推动力量，为人们的生活、工作带来一个又一个的变革。嵌入式产品成为信息产业的主流.

1.3嵌入式webserver的系统设计1．3．1单片机系统接入Internet 方案

目前，国内外嵌入式仪器接入Internet主要有以下三种方案[4]:一是使用嵌入式操作系统，即由Tcp/Ip协议栈十嵌入式操作系统十高速32位处理器做成的嵌入式仪器。因为32位处理器有足够的资源可以扩充利用，RAm和Rom可以做得足够大，整个Tcp/Ip协议族可以做到系统里面去，甚至可以嵌入一个带Tcp/Ip协议族的操作系统。所以32位微处理器除了可以实现复杂功能外，还能较容易的进行网络通信的Tcp/Ip协议处理，因而可以成为直接接入Internet的网络仪器。但其缺点也是明显的，32位微处理器开发难度大，开发工具昂贵，并且大多用在高端产品里，在成本较低的嵌入式系统里现在用的还比较少。

二是代理服务器方案。它由低档8位机组成嵌入式仪器，采用专用网络(Rs-232,Rs-485,cAnbus等)把若干嵌入式仪器连在一起，该网络再与pc相连，由此组成pc网关专用网。此时把pc作为网关，并由pc把该网络上的信息转换为Tcp/Ip协议数据包，发送到Internet上实现信息共享。这样虽然可以使嵌入式仪器连到Internet,但必须用一台pc机或类似pc机的设备作为网关来实现协议转换，即把其它协议的信息转换成适合在Internet上传输的数据包。这样虽然也能实现信息共享，但其成本较高。

三是直接实现方案，即在8位单片机中直接实现Tcp/Ip协议来实现Internet的接入功能。利用这种方案的好处是省去操作系统和网关

的费用，大大节约系统资源。缺点是增加了开发难度，技术实现上有一定困难。

1．3．2嵌入式Internet的研究意义及目的

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目前国内单片机的应用非常广泛，大多数系统是以51单片机为核心，与检测、伺服、显示设备配合起来实现监控功能。数据的传输大多采用Rs-232,Rs-485以及各种现场总线，这些方式有些通信速度不够快，有些距离不够远，且各种总线之间难于实现互连和互操作。以太网作为目前应用最为广泛的局域网，在工业自动化和过程控制领域得到了越来越多的应用。同时，随着Internet的普及，现代通信技术的进步，基于Tcp/Ip和client/server架构的分布式监控技术也日趋成熟。借助以太网和Internet技术，把嵌入式系统连接到Internet上，就可以方便、低廉地把信息传送到世界的任何一个地方。因此，对于以单片机为中心的嵌入式设备，如何充分利用现有的Internet网络实现远程监控，已成为当今电子世界中的热门话题。

随着电子设备智能化要求的提高和各种功能强大的微处理器的推出，嵌入式系统逐渐成为许多电子设备不可缺少的一部分，并处在前所未有的发展期，而互联网概念跳深入人心更为嵌入式系统与互联网的结合提出了要求。嵌入式系统接入Internet以后，不仅可以实现设备的远程控制、维护和升级，而且从另外一层意义上讲，接入

Internet的设备己经成为网络共享资源的一部分.

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2硬件设计及分析

2.1硬件的总体设计

图2-1-1是整体的系统结构框图,涉及到本次设计中用，以及各个芯片间的连接关系，下文将介绍硬件怎样实现其功效：

sRAmFLAsh

mAx232JTAgc8051F020RTL8019As

图2-1-1系统结构框图Rs232接口pm34_1006mRJ45接口

接口电路主要由mcu、网络控制器、RJ45、Rs232等构成。原理图如图2-1-2所示：

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