高速嵌入式远程监控系统的研究与实现

，又可在无操作系统的情况下独立运行。并且LWIP协议栈在保持了TCP/IP协议主要功能的基础上， 减少了对RAM的占用。只需容量几十KB的RAM和40 KB的ROM就可以运行，使得LWIP协议非常适合在嵌入式系统中使用。其主要特点有：

　　(1)支持多网络接口下的IP转发。

　　(2)支持网间控制报文协议ICMP(Internet Control Messages Protocol)。

　　(3)包含有实验性扩展的用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。

　　(4)包括阻塞控制、RTT估算和快速恢复及快速转发的传输控制协议TCP(Transfer CONtrol Protocol)。

　　(5)具有专门提供的内部回调应用编程接口Raw API(Application Programming Interface)，可用于提高应用程序性能。

　　(6)带有可选择的Berkeley接口API(多线程情况下)；能支持动态主机配置协议(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。经分析和实际测试，该协议栈可在16位MCU顺利运行并可满足本监控系统的全部功能需求。

2.3 嵌入式文件系统

在实际工作时，根据客户端浏览器的请求，EWS将相应的管理页面发送至客户端。因此对于本系统来说，必需要实现对这些页面文件的存储和访问管理，为此在本系统中内建了一个嵌入式文件系统以便于对Flash中的页面文件及其他数据进行管理和访问控制。

本系统中，文件系统根据文件的名称、长度及起始地址对其进行管理。在结构上，该文件系统并未采用多级目录，而是将所有的文件都列于单个根目录之下。这种目录结构虽然并不适合于容量快速增加的文件系统，但定位和提取文件的速度有较大的优势。

当本监控系统的文件需要进行较大的变更时，可通过TFTP协议对文件系统进行重构。虽然这种文件系统的结构和功能比较简单，但可满足绝大多数情况下嵌入式互联网的需求，即频繁地文件访问和较少地文件变更。

3 实际应用和测试

本监控系统已在无线电信号监测项目中得到应用，其硬件平台为远程无人监测站，通过Internet网络接收用户指令并将监测数据上传。在这个项目中，测量仪器通过本监控系统中的EWS接入互联网中，测量仪器本机采用Megatec协议。远程用户指令由EWS翻译成Megatec协议格式再交由仪器执行，同时将监测数据回传给客户端。从功能上来说，客户可执行如下操作：

　　(1)实时或定时获取远程无人站的测量数据。

　　(2)实时监控远程无人站的状态和参数。

　　(3)对远程无人站的运行参数进行配置，以便于满足预定的或突发状态的需求。

本项目中的主监控界面如图4所示。

本文研究并实现了一种基于EI的远程监控系统。该系统采用客户端/服务器的结构。通过在嵌入式设备中内建一个嵌入式Web服务器，本监控系统可使嵌入式设备直接接入Internet，同时用户可使用标准的网络浏览器对嵌入式设备进行远程管理和控制。本系统已在无线电监测项目中得到实际应用，成功地获取了远程无人监测站的监测数据并可对监测站进行控制。由此，其设计功能全部得以实现。实际测量数据显示本监控系统的数据响应时延为毫秒级，此项指标可以满足绝大多数远程监控项目的需求。