基于W3150A+的嵌入式Web服务器设计

通过以太网进行传输已经成为一种经济、有效的数据传输方式。越来越多的工业测控设备需要配置网络接入功能，不仅需要通过以太网来实现各类设备间数据的传输，而且需要通过浏览器来实现人与设备的交互，从而对设备进行远程监测、远程控制、远程维护和管理。内嵌于设备的Web服务器可以提供统一的基于浏览器方式的操作和控制界面，界面直观易操作，大大降低了软件系统和通信系统的设计、维护工作量，节省了人员培训费用，提高了现场监测和控制设备的管理水平。

1 关键器件的选择

要实现Web服务器功能，需要一个可实现的TCP／IP协议栈，同时还需要一款与以太网的速度相匹配的高性能处理器。

W3150A+芯片是一款TCP／IP硬协议栈芯片，为高速的Internet连接提供了一种简易、低成本的解决方案。W3150A+芯片包含TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP和PPPoE等协议，内部有用来收发数据的内存空间16 KB；它提供了3种接口——直接的、间接的和SPI，同时可支持4个独立的SOCKET，每个SOCKET具有2 KB的缓冲区。

LPC2292微控制器是一款由PHILIPS公司设计的基于ARM7TTDMI-S核的16／32位RISC处理器，可实现最大为60 MHz的CPU操作频率，内部具有16 KB的RAM，128／256 KB片内FLASH程序存储器，具有可配置的外部8／16／32位总线，可进行外部RAM扩展。

2 嵌入式Web服务器硬件设计

系统硬件结构框图如图1所示。图中仅给出了与Web服务器相关的部分，电源、键盘等电路省略。



系统选择频率为12 MHz的晶振，设定LPC2292内部PLL为4倍频的工作频率，设定数据总线为16位与RAM进行接口，RAM选用2片IS61LV51216，为512K×16位的RAM。LPC2292通过8位数据总线对芯片W3150A+进行读写，芯片W3150A+通过MII(Media Independent Interface)接口连接到RTL8201。

当网络上数据到达芯片RTL8201时，通过MII接口到达芯片W3150A+。芯片W3150A+自动完成TCP／IP协议转换，把数据接收到它的硬件缓冲区，并产生中断通知LPC2292来读取硬件缓冲区数据，至此便完成1包网络数据的接收。

当通过网络发出1包数据时，LPC2292将RAM中准备好的数据写入W3150A+硬件发送缓冲区，通过发送指令，W3150A+通过MII接口发送到RTL201上，完成数据的发送。发送完成后产生中断，通知LPC2292发送完毕。

3 嵌入式Web服务器软件设计

实现原理：首先要实现W3150+芯片TCP／IP驱动接口，在建立TCP连接时装置作为TCPServer端，端口使用80，然后，在此基础上采用HTTP协议，在HTTP协议基础上采用HTML语言实现所要描述的网页功能。应用时通过浏览器与Web服务器建立的TCP连接进行信息解析、交互，以实现从网页上进行参数的配置、修改、程序在线升级与重新启动等。

由于系统应用中关于Web的应用不是很复杂，故在本设计中未采用文件系统，所有网页的数据都保存在RAM中。大约分配20 KB的RAM，通过重复利用此空间即可完成网页的浏览与配置等操作。

具体实现内容：TCP／IP的驱动接口实现；HTTP协议的实现；HTML语言的网页设计；Web服务器的应用层实现；权限管理。

3.1TCP／IP的驱动接口的实现

驱动接口主要有：



其函数原型及代码实现可参考芯片W3150A+的数据手册。

3.2 HTTP协议的简介与实现

(1) HTTP协议简介

①HTTP请求：



其中，GET／HTTP信息最为关键，此即为HTTP请求信息。

②HTTP应答：

当装置收到请求报文后就进行应答，一般都处理为正确应答。类似报文如下：



此报文表示：应答正确，内容类型为html语言，报文长度为23 056，正文就是网页内容。

③浏览器POST：

用于浏览器客户端与Web服务器的信息交互。类似报文如下：

其中，IPladdr=192．100．20．50&IP2addr=192．100．1．200&…为POST提交的表单正文。解析时，“IPladdr”为变量名，“=192．100．20．50”为变量值，“&”为变量分割符。据此可以得到从浏览器上输入的参数值。

(2)HTTP协议的实现

根据HTTP报文的特点，即HTTP请求、POST提交表单参数、HTTP应答等，提供解析函数：

bool HttpStringParse(uchaI*recvBuff)；

对接收到的数据缓冲区recvBuff进行解析，以得知是HTTP请求还是POST提交参数，然后根据情况进行HTTP应答。

提交的表单参数解析则根据分隔符&对变量及变量值进行处理。

Web服务器在响应某浏览器的请求后应及时关闭其TCP连接，以便其他浏览器能够访问此Web服务器。

为了编程方便，提供以下宏定义供参考：



其中：

HTTP_ACK_HEAD为Web服务器收到HTTP请求时进行响应的正确应答头。

HTTP_ACK_CONT_TYPE为通知浏览器Web服务器的应答报文格式为HTML格式。

HTTP_ACK_CONT_LEN为Web服务器的报文长度。此长度必须与正文长度保持一致。

HTTP_ACK_CONNECT用于Web服务器在响应某浏览器的请求后关闭其TCP连接。