跟着Internet的广泛遍及和通讯技能的高速开展，很多依据TCP/IP的Internet运用能够被布置在嵌入式渠道之上，一起各种嵌入式设备能够和PC机相同连入网络之中。由此开展的嵌入式互联网技能（EI）处理了不同网络与Internet之间连通的问题，使得经过嵌入式互联网对网络中嵌入式设备的在线长途拜访、操控与办理成为可能 。现在，对散布在Internet网络中的嵌入式设备进行高效、牢靠的会集长途操控和办理成为嵌入式技能中较为高端的课题。
本文具体论说了一种经过嵌入式互联网技能操控在线嵌入式设备的长途监控体系。本体系选用了客户端/服务器（C/S）形式。经过简化TCP/IP协议栈完成了嵌入式Web服务器（EWS）功用。将EWS安装到设备中，然后使得嵌入式设备能够经过Internet互联，一起可供给网络办理页面，运用户可用规范的网络浏览器对很多设备进行在线长途拜访、操控和办理，将时刻与间隔的约束降到最低。
1 操控体系架构
微处理器（MPU）和微操控器（MCU）用于嵌入式设备的监督和操控，成为嵌入式体系的中心。为了在不同的MPU/MCU间彼此通讯，许多工业项目选用RS-232、RS-485及CAN等通讯规范，但这些途径的通讯速度和间隔都有较大局限性，若要将其与Internet互联需求特别的嵌入式网关的支撑，给实践运用形成很大的不便利。EI是一种用于嵌入式设备接入Internet的互联技能，它可使嵌入式设备便利牢靠地接入Internet中 。
为了使嵌入式设备能够衔接到Internet并让用户经过规范的Web浏览器对其进行操作，EI的关键技能在于使嵌入式设备能够支撑HTTP服务并具有Web服务器的功用 。关于网络用户而言，EWS供给了一个依据Web的图形界面，以便于其对接入Internet的多种嵌入式设备进行一致的规范化办理，而不再需求特别的专用协议和办理软件。监控体系的架构如图1所示。
在本体系中，EWS内嵌于设备中并经过串口衔接设备，每个设备都具有自身的IP地址，经内部EWS由RJ-45接口接入本地局域网（LAN）中（本试验中，LAN为以太网）。一方面EWS读取设备状况信息并将其发送给本地或长途用户；另一方面则接纳操控指令并发送给设备。而更大规模的广局网通讯则可经过Internet或移动通讯网络完成。
2 EWS的规划与完成
2.1 软件架构
本体系选用浏览器/服务器的结构完成，其间包含两部分——网络浏览器与EWS，EWS经过嵌入式网络技能完成其功用。在实践运用中，EWS被装备在嵌入式设备中，作为设备的一部分而存在，这使得该设备无需更多改动或装备即可直接接入网络。与此一起EWS还内建了TCP/IP协议栈、嵌入式文件体系、设备网关及硬件接口等组件，其根本架构如图2所示。
在该架构中，嵌入式文件体系对事前装备的监控页面进行存储和办理。嵌入式设备网关完成了TCP/IP与实践运用的特定设备自身操控协议之间的彼此转化，然后完成了双向通明通讯。两种不同结构的网络便可经过嵌入式设备彼此衔接，而硬件接口则担任EWS、硬件设备及网络之间的衔接。
当本体系作业时，首要EWS接纳到来自局域网的客户端依据网址的恳求并回应该恳求。经过回应事前装备好并存放在嵌入式文件体系中的监控网页界面，用户可经过规范的浏览器向远端设备发送指令。该指令经由互联网传送后被设备网关接纳，设备网关将其翻译为专用指令并进一步传递给硬件设备自身。与此一起，设备数据或信号也被传输给长途客户端以供用户检查。
2.2 简化TCP/IP协议栈
嵌入式互联网技能有效地处理了嵌入式设备接入因特网的问题，使得这些设备可经过一般的浏览器进行长途拜访和操控，如何将TCP/IP协议栈内嵌到设备中是处理问题的关键所在。传统的TCP/IP协议栈相对比较巨大杂乱并需求固定的体系资源支撑，而大部分嵌入式设备都选用8位或16位MCU，其运算才能和体系资源比较单薄。若直接将传统的TCP/IP协议栈接入设备，则大部分运算时刻和体系资源都将被占用，这对体系的全体功用影响很大 。为了处理此对立，在规划该监控体系时依据具体情况选用了老练的LWIP协议栈以完成网络功用，一起最大极限地削减体系资源耗费并进步了牢靠性。
LWIP（Light-weight Internet Protocol）是瑞士计算机科学院的Adam、Dunkels等人开发出来的一套用于嵌入式体系的开放源代码TCP/IP协议栈。从体系需求上，LWIP既可移植到操作体系上，又可在无操作体系的情况下独立运转。而且LWIP协议栈在坚持了TCP/IP协议主要功用的基础上， 削减了对RAM的占用。只需容量几十KB的RAM和40 KB的ROM就能够运转，使得LWIP协议十分适合在嵌入式体系中运用［4］。其主要特色有：
（1）支撑多网络接口下的IP转发。
（2）支撑网间操控报文协议ICMP（Internet Control Messages Protocol）。
（3）包含有试验性扩展的用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）。
（4）包含堵塞操控、RTT预算和快速康复及快速转发的传输操控协议TCP（Transfer Control Protocol）。
（5）具有专门供给的内部回调运用编程接口Raw API（Application Programming Interface），可用于进步运用程序功用。
（6）带有可选择的Berkeley接口API（多线程情况下）；能支撑动态主机装备协议（DHCP）和动态分配IP地址。
LWIP协议栈的内部分层结构如图3所示。经剖析和实践测验，该协议栈可在16位MCU顺畅运转并可满意本监控体系的悉数功用需求。
2.3 嵌入式文件体系
在实践作业时，依据客户端浏览器的恳求，EWS将相应的办理页面发送至客户端。因而关于本体系来说，必需求完成对这些页面文件的存储和拜访办理，为此在本体系中内建了一个嵌入式文件体系以便于对Flash中的页面文件及其他数据进行办理和拜访操控 。
本体系中，文件体系依据文件的称号、长度及开始地址对其进行办理。在结构上，该文件体系并未选用多级目录，而是将一切的文件都列于单个根目录之下。这种目录结构尽管并不适合于容量快速添加的文件体系，但定位和提取文件的速度有较大的优势。
当本监控体系的文件需求进行较大的改变时，可经过TFTP协议对文件体系进行重构。尽管这种文件体系的结构和功用比较简单，但可满意绝大多数情况下嵌入式互联网的需求，即频频地文件拜访和较少地文件改变。
3 实践运用和测验
本监控体系已在无线电信号监测项目中得到运用，其硬件渠道为长途无人监测站，经过Internet网络接纳用户指令并将监测数据上传。在这个项目中，丈量仪器经过本监控体系中的EWS接入互联网中，丈量仪器本机选用Megatec协议。长途用户指令由EWS翻译成Megatec协议格局再交由仪器履行，一起将监测数据回传给客户端。从功用上来说，客户可履行如下操作：
（1）实时或守时获取长途无人站的丈量数据。
（2）实时监控长途无人站的状况和参数。
（3）对长途无人站的运转参数进行装备，以便于满意预订的或突发状况的需求。
本项目中的主监控界面如图4所示。
本文研讨并完成了一种依据EI的长途监控体系。该体系选用客户端/服务器的结构。经过在嵌入式设备中内建一个嵌入式Web服务器，本监控体系可使嵌入式设备直接接入Internet，一起用户可运用规范的网络浏览器对嵌入式设备进行长途办理和操控。本体系已在无线电监测项目中得到实践运用，成功地获取了长途无人监测站的监测数据并可对监测站进行操控。由此，其规划功用悉数得以完成。实践丈量数据显现本监控体系的数据响应时延为毫秒级，此项目标能够满意绝大多数长途监控项目的需求。
