一种大容量移动存储的网络访问方案设计

μIP是由瑞典计算机科学学院(网络嵌入式系统小组)的Adam Dunkels开发的，是专门为8位和16位单片机设计的一个非常小的TCP/IP协议栈。μIP完全用C语言编写，可以很方便地移植到各种不同结构的单片机和操作系统上。μIP协议栈去掉了完整的TCP/IP协议中不常用的功能，简化了通信流程，设计重点放在IP/TCP/ICMP/UDP/ARP这些网络层和传输协议上，保证了其代码的通用性和结构的稳定性，而且其占用资源非常少，协议栈代码不到6 KB，RAM只占用几百字节。在设计上μIP采用硬件处理层、协议栈层、应用层共用一个全局缓冲区，不存在数据拷贝问题，其发送和接收数据包都是依靠这个缓冲区，极大地节省了空间和时间。另外μIP源代码提供一套实例程序，包括Web服务器、Web客户端、电子邮件发送、Telnet服务器、DNS主机名解析等。μIP协议栈与系统底层和高层应用之间的关系如图5所示。

μIP相当于一个代码库，通过一系列的函数实现与底层硬件和高层应用程序的通信，对于整个系统来说它的内部协议组是透明的，从而增强了协议的通用性。从图5可以看出μIP协议栈主要提供了3个函数供系统底层调用，即uip_init()、uip_input()和uip_periodic()，其与应用程序的主要接口是UIP_APPCALL()。

移植μIP协议栈至8位单片机，关键步骤包括以下几点：

①仔细阅读μIP协议源码，了解μIP主循环的代码结构。

根据实际使用的网卡芯片编写驱动网卡函数，比如本方案选用的网卡芯片为ENC28J60，则需根据相关数据手册编写驱动。

②使用单片机的一个定时器为μIP协议栈中的TCP和ARP作定时服务。

③根据需要修改配置文件uipopt.h/uip—config.h中本地IP地址、网关地址、MAC地址、全局缓冲区的大小、支持的最大连接数、侦听数、ARP表大小等。

④根据实际应用的需要修改、编写UIP_APPCALL这个宏定义，如果应用程序需要实现TCP服务器则将这个宏定义改为#“define UIP_APP CALL tcp_server_appcall”，并编写具体的TCP应用函数;如果应用程序需要实现Web服务器，则将这个宏定义改为“#define UIP_APPCALL httpd_appcall”，并编写具体的Web服务器应用函数。

(3)μiP协议的Web服务器的实现

基于UIP协议的Web服务器主程序采用中断加轮询的方式，轮询有无网络数据包输入，如有则调用μIP的相关处理函数，如无则检测定时轮询中断是否发生。这里将STC15F2K60S2单片机的T1定时器设为μIP的定时轮询计数器，在T1中断中设置轮询标志，一旦主程序检测到这一标志，就调用μip_periodic()轮询各连接。Web服务器首先打开80端口的监听，一旦有客户机要求连上，μIP内部会给它分配一个连接项等，收到客户机IE浏览器发出的GET HTTP请求后，就会生成一幅新的网页发给客户机。老用户关闭了浏览器，μIP会自动检测到这一事件并且释放掉这个连接项。基于μIP协议栈的Web服务器程序流程图如图6所示。

2 系统测试结果

为了验证系统能否在测井过程中将传感器收集到的海量数据存入U盘并实现互联网远程访问，采用RTC时钟芯片、A/D转换芯片以及LM75A温度传感器芯片，模拟测井过程中的各路传感器进行测试。系统上电后通过网线及路由器接入互联网，插上U盘至目标板，打开PC机的IE浏览器，在地址栏输入http：//10.10.217.222，回车即可看到弹出一个新的界面(如图7左侧所示)，单击界面中的“开始采集”连接，可以看到目标板上U盘指示灯不停闪烁，表示数据正在采集，一段时间过后单击界面中的“停止采集”，即可看到U盘指示灯停止闪烁，表示数据采集结束，再次单击“查看已采集的数据”连接，弹出一个新的界面显示采集到的数据信息，如图7右侧所示。

结语

本文提出的海量测井数据的以太网访问方案，弥补了传统测井系统数据采集存储容量不够大、设备移动性不够灵活等不足，使得一些工作在恶劣环境下的测井系统能在无人值守的条件下安全地进行海量数据采集工作，避免了测井人员在恶劣环境中工作时的安全隐患，具有一定的实用价值。