基于单片机的嵌入式WebServer技术解析
引言
利用8位微控制器通过isp（internet服务供应商），在不需要使用pc机或高档单片机的情况下接入互联网。随着嵌入式系统的迅猛发展和ia（信息电器）的出现，该应用系统正逐步取代传统的以pc为中心的应用，成为未来internet发展中的主力军；将会广泛应用于智能家居系统、工业智能化从站系统、led网络控制显示屏系统、网络安全加密系统等各个方面。
利用单片机实现嵌入式webserver方案的主要技术难点是：如何利用单片机本身有限的资源对信息进行http、smtp、pop3、tcp、udp、icmp、ip及ppp等协议的处理，使之变成可以在互联网上传输的ip数据包以及可以在内置web页上浏览的数据。
1应用方案 1.1方案简介 利用单片机实现嵌入式webserver，大体可有以下三种形式：
①mcu+专用网络芯片，如e1552、webchip ps2000等。此种方案的主要优点是：应用系统设计工程师完全不必考虑任何网络协议，只需要解
释并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与internet网络连接。
②emit技术。emit采用桌面计算机或高性能的嵌入式处理器作为网关，称为emgateway，上面支持tcp/ip协议并运行http服务程序，形成一个用户可以通过网络浏览器进行远程访问的服务器。emgateway通过rs232、rs485、can等轻量级总线与外设联系起来，每个外设的应用程序中包含一个独立的通信任务，称为emmicro，监测嵌入式设备中预先定义的各个变量，并将结果反馈到emgateway中；同时emmicro还可以解释emgateway的命令，修改设备中的变量或进行某种控制。该方案中复杂的网络协议是通过emgateway在pc机上实现的，应用系统mcu只处理较简单的emnet协议，进行网际连接。
③mcu直接实现形式。实现该形式的web server，可选用多种型号的mcu来实现网络协议，如at89c8252、sx52bd100等，并可根据具体要求选用不同速度的mcu作为核心芯片，但是基本硬件结构大致相同。
显然以上方案中，以“mcu直接实现形式”的硬件结构最为简洁，不失为首选方案。下面就详细论述之。
1.2硬件平台 mcu直接实现形式的webserver的硬件平台如图1所示。
图1中，mcu以sx52bd100的运算速度最快，在100 mhz晶振驱动下指令执行速度可达100mips；rabbit2000次之，51系列最慢。但是硬件成本恰好反之，用户可以根据不同的要求来配置mcu.以太网控制芯片可采用realtek公司的rtl8019as.该芯片是一款全双工以太网控制器，可以工作在ethernet ii和ieee802.3、10base5、10base2、10baset下，并与ne2000兼容。e2prom主要用来存web页面、图像文件、pdf文档等内容，因此没有特殊要求，可由用户自由选择，一般32 kb左右即可。
该方案中，mcu为核心芯片，通过它控制以太网控制芯片rtl8019as，进而完成接入网络的工作；而且可以通过编程来选择通信电路类型，如rs232、rs485、modem等。该技术方案最大的特点在于：用简洁硬件构架应用平台，使原本硬件成本所需的支出可用于相对复杂的软件开发上，且该方案的i/o接口可以自由扩展和支配。
1.3工作流程和软件设计 整个系统的工作流程如图2所示。当数据包通过rj45接口传送到rtl8019as和mcu后，系统内部的tcp/ip堆栈进行数据包解析和流向判断，然后进行解包或者打包的动作，以继续进行后续工作。显然，最终的处理结果都要通过webserver来进行。
2网络协议栈的实现 通常，所谓的tcp/ip协议是一个四层协议系统，包括数据链路层、网络层（含ip协议）、传输层（含tcp协议）和应用层，每一层负责不同的功能。基于tcp/ip协议可以实现多种功能应用，如：http（超文本传输控制协议）、telnet（远程登录）、ftp（文件传输协议）、smtp（简单邮件传送协议）、snmp（简单网络管理协议）等。本文主要讨论http，也就是webserver在应用层的主要构成协议。当然，用户也可以根据需要附加其它的协议功能。
p.lib main（）{ sock_init（）；for（；；）{ tcp_tick（null）；} } sock_init（）和tcp_tick（）都是tcp/ip函数库的基本函数，前者为初始化tcp/ip协议栈函数，使协议栈开始处理入栈数据报；后者主要有两个用途：①支持后台处理的最新信息；②测试tcp套接字的状态。可以看到利用dynamic c提供的tcp/ip协议包，用户可以轻松建立起tcp/ip通信。当通信建立以后，就可以在此基础上进行后续的进一步功能扩展，开展例如http、ppp等应用层的协议实现。2.2 http的实现http（超文本传输协议）服务器可使html（超文本链接标示语言）页面，如web页等和其它文件为客户端所使用。在dynamic c中，http由http.lib来负责实现。http服务器实现的程序主体框架如下：#define tcpconfig 1 #memmap xmem #use “dcrtcp.lib” #use “http.lib” main（）{ sock_init（）；http_init（）；tcp_reserveport（80）；while（1）{ http_handler（）；} }用户可以根据自己的需要在此程序框架上添加构成webserver的所有其它动态或静态元素（无论是否符合html标准）。限于篇幅，具体示例不再列出。
小结 在建立起相应的硬件连接以后，就可以根据不同的硬件特点，选用不同的开发工具和开发语言进行webserver的构架工作。
地下水PH电导率传感器在线监测
区块链5.0的价值及其应用
51单片机实验板该如何制作？
智能视频监控系统利用RFID技术已经具备警戒报警功能
零线和火线如何检测
基于单片机的嵌入式WebServer技术解析
华为p50为什么不支持5g 5g问题该怎么解决
PyPortal气象站的制作教程
如何选择一款六轴机械臂作为入门（教育或者研究）机械臂？
使用广角镜头边缘进行深度感知和里程测量
中国遥感三十号06组卫星成功升空
焊点的热疲劳失效有什么解决措施？
奔驰第一代MBUX系统内部电路框架图详解
环球电信已确定华为的5G技术比竞争对手要领先一年多
配电网智能装备
全球首例！中国推出的食品工业企业区块链联盟服务平台上线啦！
捷豹品牌全新SUV：E-PACE明日发布，宝马X1地位不保,未来将引入国内销售！
骨传导蓝牙耳机密封检测仪、IP68防水测试
LGD疑与苹果签订300万美金OLED面板供应合同
如何推动农村能源互联网建设
利用单片机实现嵌入式webserver方案的主要技术难点是：如何利用单片机本身有限的资源对信息进行http、smtp、pop3、tcp、udp、icmp、ip及ppp等协议的处理，使之变成可以在互联网上传输的ip数据包以及可以在内置web页上浏览的数据。
1应用方案 1.1方案简介 利用单片机实现嵌入式webserver，大体可有以下三种形式：
①mcu+专用网络芯片，如e1552、webchip ps2000等。此种方案的主要优点是：应用系统设计工程师完全不必考虑任何网络协议，只需要解
释并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与internet网络连接。
②emit技术。emit采用桌面计算机或高性能的嵌入式处理器作为网关，称为emgateway，上面支持tcp/ip协议并运行http服务程序，形成一个用户可以通过网络浏览器进行远程访问的服务器。emgateway通过rs232、rs485、can等轻量级总线与外设联系起来，每个外设的应用程序中包含一个独立的通信任务，称为emmicro，监测嵌入式设备中预先定义的各个变量，并将结果反馈到emgateway中；同时emmicro还可以解释emgateway的命令，修改设备中的变量或进行某种控制。该方案中复杂的网络协议是通过emgateway在pc机上实现的，应用系统mcu只处理较简单的emnet协议，进行网际连接。
③mcu直接实现形式。实现该形式的web server，可选用多种型号的mcu来实现网络协议，如at89c8252、sx52bd100等，并可根据具体要求选用不同速度的mcu作为核心芯片，但是基本硬件结构大致相同。
显然以上方案中，以“mcu直接实现形式”的硬件结构最为简洁，不失为首选方案。下面就详细论述之。
1.2硬件平台 mcu直接实现形式的webserver的硬件平台如图1所示。
图1中，mcu以sx52bd100的运算速度最快，在100 mhz晶振驱动下指令执行速度可达100mips；rabbit2000次之，51系列最慢。但是硬件成本恰好反之，用户可以根据不同的要求来配置mcu.以太网控制芯片可采用realtek公司的rtl8019as.该芯片是一款全双工以太网控制器，可以工作在ethernet ii和ieee802.3、10base5、10base2、10baset下，并与ne2000兼容。e2prom主要用来存web页面、图像文件、pdf文档等内容，因此没有特殊要求，可由用户自由选择，一般32 kb左右即可。
该方案中，mcu为核心芯片，通过它控制以太网控制芯片rtl8019as，进而完成接入网络的工作；而且可以通过编程来选择通信电路类型，如rs232、rs485、modem等。该技术方案最大的特点在于：用简洁硬件构架应用平台，使原本硬件成本所需的支出可用于相对复杂的软件开发上，且该方案的i/o接口可以自由扩展和支配。
1.3工作流程和软件设计 整个系统的工作流程如图2所示。当数据包通过rj45接口传送到rtl8019as和mcu后，系统内部的tcp/ip堆栈进行数据包解析和流向判断，然后进行解包或者打包的动作，以继续进行后续工作。显然，最终的处理结果都要通过webserver来进行。
2网络协议栈的实现 通常，所谓的tcp/ip协议是一个四层协议系统，包括数据链路层、网络层（含ip协议）、传输层（含tcp协议）和应用层，每一层负责不同的功能。基于tcp/ip协议可以实现多种功能应用，如：http（超文本传输控制协议）、telnet（远程登录）、ftp（文件传输协议）、smtp（简单邮件传送协议）、snmp（简单网络管理协议）等。本文主要讨论http，也就是webserver在应用层的主要构成协议。当然，用户也可以根据需要附加其它的协议功能。
p.lib main（）{ sock_init（）；for（；；）{ tcp_tick（null）；} } sock_init（）和tcp_tick（）都是tcp/ip函数库的基本函数，前者为初始化tcp/ip协议栈函数，使协议栈开始处理入栈数据报；后者主要有两个用途：①支持后台处理的最新信息；②测试tcp套接字的状态。可以看到利用dynamic c提供的tcp/ip协议包，用户可以轻松建立起tcp/ip通信。当通信建立以后，就可以在此基础上进行后续的进一步功能扩展，开展例如http、ppp等应用层的协议实现。2.2 http的实现http（超文本传输协议）服务器可使html（超文本链接标示语言）页面，如web页等和其它文件为客户端所使用。在dynamic c中，http由http.lib来负责实现。http服务器实现的程序主体框架如下：#define tcpconfig 1 #memmap xmem #use “dcrtcp.lib” #use “http.lib” main（）{ sock_init（）；http_init（）；tcp_reserveport（80）；while（1）{ http_handler（）；} }用户可以根据自己的需要在此程序框架上添加构成webserver的所有其它动态或静态元素（无论是否符合html标准）。限于篇幅，具体示例不再列出。
小结 在建立起相应的硬件连接以后，就可以根据不同的硬件特点，选用不同的开发工具和开发语言进行webserver的构架工作。
地下水PH电导率传感器在线监测
区块链5.0的价值及其应用
51单片机实验板该如何制作？
智能视频监控系统利用RFID技术已经具备警戒报警功能
零线和火线如何检测
基于单片机的嵌入式WebServer技术解析
华为p50为什么不支持5g 5g问题该怎么解决
PyPortal气象站的制作教程
如何选择一款六轴机械臂作为入门（教育或者研究）机械臂？
使用广角镜头边缘进行深度感知和里程测量
中国遥感三十号06组卫星成功升空
焊点的热疲劳失效有什么解决措施？
奔驰第一代MBUX系统内部电路框架图详解
环球电信已确定华为的5G技术比竞争对手要领先一年多
配电网智能装备
全球首例！中国推出的食品工业企业区块链联盟服务平台上线啦！
捷豹品牌全新SUV：E-PACE明日发布，宝马X1地位不保,未来将引入国内销售！
骨传导蓝牙耳机密封检测仪、IP68防水测试
LGD疑与苹果签订300万美金OLED面板供应合同
如何推动农村能源互联网建设