Web网络传感器的远程数据采集系统设计

时间：07-07 来源：单片机与嵌入式系统应用点击：

微控制器、闪存于一体的数据采集系统[6]。

　　它的主要特性有：8通道模拟I/O，247 ksps、12位 ADC，2个12位(单调的)电压输出 DAC片内温度传感器；62 KB片内闪速/电擦除程序存储器，4 KB片内闪速/电擦除数据存储器,2 304字节的片内数据 RAM。

　　主芯片通过74LS138译码器来进行片选外部数据存储器KM62256,或者网卡控制器RTL8019AS。通过74HC573地址锁存器进行当前地址的锁存，使得输出端的状态不会随输入端的状态变化而变化，仅在有锁存信号时输入的状态被保存到输出，直到下一个锁存信号到来时才改变，也是为了实现地址的复用。

　　在主电路上主要设计了一个信号输入接口，用来接工业现场的4~20 mA信号的变送器；设计了一个RJ45的网口接口，通过网口可以直接接到Internet上，进行现场数据的上传和共享；还设计了RS485接口和RS232接口，作为工业现场特殊情况下的数据接入和处理。

　　现场传感器将采集的4~20 mA信号传送给信号调理板，将其信号转换为0~25 V的电压信号，然后通过ADuC832转换为数字量，再通过程序转换为相应的温度值，实时地将温度值显示在嵌有Java Applet的网页上。

　　3.2 软件实现

　　3.2.1 操作系统和协议栈的选用

　　在嵌入式Web服务器上，选用μC/OSII作为嵌入式实时操作系统。它是一个可移植、可固化、可裁剪、抢占式的实时操作系统，比传统的前后台程序可靠性更高，效率更高。

　　TCP/IP是个协议簇，是诸多开放的协议的集合，但是单片机是个小型的微处理器，内部资源有限，因此必须要对协议进行裁剪。本系统采用精简的小型TCP/IP协议栈--μIP协议栈。μIP协议代码中包括了一些基本的通信协议:ARP协议、IP协议、ICMP协议和TCP协议,UDP协议、HTTP协议、Telnet协议、SMTP协议等。其中，ARP、IP、ICMP、TCP这4个协议就能实现网络连接和通信的最基本的功能,同时还能实现CGI技术。其应用层就是 HTTP协议,采集数据嵌入在 Web服务器网页中以网页的形式发布到 Internet。

图4 软件结构

　　对于μC/OSII和μIP的移植，详见参考文献[7]和[8]。整个系统的软件结构如图4所示。

　　3.2.2 Java Applet嵌入网页的实现

　　应用Applet实现嵌入式Web传感器实时监控程序RealtimeMonitor.java，主要结构如下：

public class RealtimeMonitor extends Applet implements
Runnable{
private Thread wly;//声明定义线程
……
try{
wly.start();//开启线程
……
wly.stop();//退出线程
}
}
public void run(){
try{//表示程序是每一秒请求一下连接
URL u="new" URL(＂http://192.168.11.30/data.txt＂);
……
wly.sleep(1000);
}
}

　　其中，192.168.11.30是嵌入式Web服务器的IP地址，data.txt是传感器经处理器处理后的数据，"wly.sleep(1000);"表示设置采集的时间间隔为1 s。

　　通过JDK软件包，使用命令javac RealtimeMonitor.java将Java程序编译成RealtimeMonitor.class，然后使用"<applet code="RealtimeMonitor" width="400" height="600"></applet>"嵌入到HTML网页中。

最后，在已加载μC/OSII和μIP程序的Web服务器上添加嵌入Applet的Monitor.html网页，将Monitor.html网页的文本转换成十六进制代码，放置在μIP的fsdata.c文件中并嵌入到处理的ROM中，通过Keil将所有程序编译生成HEX文件，下载到嵌入式Web处理器里。

　　打开浏览器输入IP地址192.168.11.30，访问嵌入式Web服务器上的采集数据。网络传感器实时数据采集结果如图5所示。

图5 网络传感器实时数据采集结果

　　结语

　　本文介绍了Web服务器的工作原理，将CGI和Java Applet技术内嵌在嵌入式服务器上，通过客户端的浏览器可以实现嵌入式Web网络传感器的实时数据采集，节约了诸多的硬件资源和人力资源，使得对远程数据自动采集变得更加具有通用性，同时可以适合任何内建嵌入式Web网络传感器，具有一定的现实意义。

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