XMLHttP对象在嵌入式Web实时系统中的应用

摘要：就Ajax技术中的XMLHttp对象在基于Web的嵌入式远程控制与实时监测系统中的应用开发进行了研究，并基于Microchip TCP／IP协议栈给出了具体的实现方法，有效地解决了客户端Web与嵌入式HTTP服务器的交互问题。
关键词：嵌入式系统；TCP／IP；Web开发；Ajax；XMLHttp；Javascript

引言
传统的Web应用在交互操作过程中频繁出现全页刷新的问题无法避免，即使当前页面中仅有局部信息是需要动态刷新显示的。这不仅影响到界面效果，在实时监测过程中还会明显影响服务器的响应速度。
Ajax技术的出现为解决客户端Web与嵌入式HTTP服务器之间的交互问题提供了重要途径。Ajax是异步Javascript与XML的简称，这一概念由Jesse James Garrett提出，它是一组与Web开发相关的技术，包括基于HTML／XHTML与CSS标准的页面表示、基于DOM的动态显示和交互，以及基于XMLHttpRequest与服务器之间的异步通信。所有上述技术通过Javascript绑定在一起。
嵌入式以太网实时系统开发者可以尝试通过Ajax的核心对象XMLHttp在“后台”与嵌入式HTTP服务器交瓦，对服务器发起远程控制，读取服务器动态返回的监测信息并刷新显示在客户端Web界面中的特定位置，且所有操作均不会导致当前Web界面被全页刷新。
本文以Microchip公司的TCP／IP协议栈为基础，讨论XMLHttp对象在嵌入式Web实时系统中的具体应用方法。所选用的测试电路以PIC18F4 52单片机与以太网接口芯片RTL8019AS为核心，嵌入式HTTP服务器所有Web相关文件保存在系统外部EEPROM存储器中。

1 XMLHttp在客户端Web中的应用
XMLHttp是Ajax技术的核心，由微软公司在IE5．0浏览器中率先推出，后被命名为XMLHttpRequest。
1．1 客户端Javascript函数
1．1．1 创建XMLHttp对象的通用函数
客户端与嵌入式系统HTTP服务器的所有交互都将基于在客户端所创建的XMLHttp对象。该函数在IE中创建XMLHttp对象的语句为：

创建XMLHttp对象后最重要的操作是设置onreaclystatechange属性(非IE中为onload)，为其绑定异步回调函数。当XMLHttp对象状态变化时，所指定的回调函数将自动处理服务器回应数据。
1．1．2 客户端发送控制命令的函数
(1)Send_Control_CMD(URL，Html_id)
该函数可由客户端Web中的控制命令按钮点击事件onClick触发调用，它调用CreateXMLHttpObj创建XMLHttp对象，设置回调函数，然后以GET方法对HTTP服务器发起请求。函数的第一个参数URL可以是控制命令串，也可以是CGI、HTML及其他各种Web文件名。如果要求在客户端Web中显示HTTP服务器返回信息，则需要设置第二个参数Html_id。例如，在发送控制命令点亮系统中某个指示灯后，要求将服务器返回的该指示灯的当前状态显示在客户端。所设置的参数Html_id是客户端Web页中的某个容器的ID，返回信息将显示到该容器中。如果不需要服务器回应文本信息，或对回应信息不予处理，可将该参数设为空。函数具体实现如下：

Send_Control_CMD在每次被涮用时首先创建一个通用对象Obj，然后创建XMLHttp对象，并将其保存在自定义的Obj．xmlhttpobj属性中，随后调用XMLHttp对象的open方法与send方法，调用格式为：
oXMLHttpRequest．open(bstrMethod，bstrUrl，varAsync，
bstrUser，bstrPassword)；
oXMLHttpRequest．send(varBody)；
其中open方法的bstrMethod参数为HTTP请求的方法，例如所选择的“GET”方法，bstrUrl参数为请求的URL地址，在本文讨论的嵌入式Web实时系统中，它用来表示控制命令串，譬如用来启动外部直流电机的控制命令串“0?1=MOTOR”，varAsync参数用于指定当前请求是否为异步方式，默认为true，最后两个参数提供帐号密码，用于服务器验证。通过open方法初始化XMLHttp对象以后，要用send方法发送请求到HTTP服务器并等待回应。由于XMLHttp对象被设为异步模式，send调用将不会被阻塞，XMLHttp对象的回调函数mReadyCallBack将在HTTP服务器回应时异步执行。
由于Web页中可能有多个不同按钮要发送不同的控制命令，为简化程序设计且便于管理对象，可将每一按钮调用该函数创建的xMLHttp对象统一保存到全局对象数组ObjArray中。对象数组ObjArray由Web页中的Javascript脚本定义，即：
script language=“Javascript”>
var ObjArray=new Array；……
(2)mReadyCallBack()
它是Send_Control_CMD函数所创建的保存于对象数组ObjArray中的每个XMLHttp对象的异步回调函数，通过该函数可统一异步处理服务器回应数据。函数具体实现如下：

当ObjArray中的任意一个XMLHttp对象的就绪状态变化时，将触发对mReadyCallBack函数的异步调用，该函数将通过for循环扫描对象数组ObjArray，对HTTP服务器当前回应的对象进行处理。通过XMLHttp对象的responseText属性可获取服务器回应信息，通过Web容器的inner HTML属性可将回应信息显示到Web页中。在处理完当前XMLHttp对象以后，mReadyCallBack最终将用delete释放该对象所占用的资源。如果调用Send_control_CMD函数时第2个参数为空，则表示发出控制命令后不需要处理服务器回应文本信息，回调函数仅仅需要释放该对象所占用的资源。
1．1．3 实现客户端实时监测功能的函数
(1)RealTime_Monitoring()
该函数专门用于实时监测动态数据，它由Web页面加载事件onLoad触发调用，通过所创建的xMLHttp对象向服务器请求动态文件Status．cgi，以获取监测数据。

其中xmlhttp定义为全局变量。
(2)aReadyCallBack()
该函数是实时监测系统外设数据函数RealTime_Monitoring所创建的XMLHttp对象的专用回调函数，它在处理HTTP服务器回应时将返回的动态监测数据显示在ID为“txtStatus”的Web容器中，譬如SPAN id=“txtStatus”>…／SPAN>，所返回的内容将替换其中的“…”。函数具体实现如下：


回调函数aReadyCallBack与回调函数mReadyCallBack的差别在于：它释放已经处理回应的XMLHttp对象(置为null)以后，接着执行了一项重要工作，即调用实时监测函数RealTime_Monitoring()。通过创建新的XMLhttp对象，将动态请求与显示刷新“接力”进行下去，从而使实时监测无限延续。
显然，通过XMLHttp对象所实现的实时监测，其效果远远优于传统的Web请求与响应操作模式下所使用的通过在网页头部加入meta http-equiv=“refresh”content=“定时长度”>，或者使用Javascript的setTimeout函数设置超时值，使客户端自动按固定时间间隔请求服务器刷新显示动态信息的方法。
1．2 客户端Web与嵌入式HTTP服务器的交互操作
有了上述以XMLHttp对象为中心的函数定义，完成客户端Web与嵌入式HTTP服务器之间的交互操作就很容易了，例如：
①通过Web页按钮启动电机．可有input type=“button”onClick=“Send_Ctrl_CMD(’0?1=MOTOR’，’)”value=“运行”>。按钮事件触发对Send_Control_CMD的调用，它通过XMLHttp对象在“后台”发送命令串“O?1=MOTOR”，提交给嵌入式系统HTTP服务器处理，控制电机启动，实现远程控制功能。
②实时监测嵌入式系统外设状态，可有body onLoad=“ReaITime Monitoring()；”>。Web页面加载事件onLoad触发对RealTime_Monit oring的函数调用，它同样也通过XMLHttp对象访问嵌入式系统HTTP服务器，不同的是它所请求的是动态文件status．cgi。现假设所访问的动态文件主要内容如下：
td width=“150”>％02／td>
td width=“200”>LED1：％00 LED2：％01／td>
td width=“168”>％10／td>
嵌入式系统HTTP服务器程序将从MPFS文件系统读取该动态文件并将其发往客户端。在发送过程中，HTTP服务器将对所遇到的形如“％xx”的变量码进行解析处理。例如“％02”被定义为测试电路中AN0通道的A／D值，“％00”“％01”被定义为两个外接LED的开关状态，“％10”被定义为所控制的直流电机的启／停状态。经过HTTP服务器处理后的变量值将被系统当前实际的外设状态值所替换并返回到客户端。
由于RealTime_Monitoring函数与aReadyCallBack函数配合实现了XMLHttp对象的创建、请求、异步响应、释放，再创建、再请求、再异步响应、再释放等，从而借助XMLHttp对象在“后台”实现了理想的实时监测功能。由于监测结果实时刷新显示在Web中的特定容器位置，不会导致全页刷新问题，这也为用户操作带来了良好体验。
解决了客户端通过XMLHttp埘象在“后台”与HTTP服务器进行交互、发送控制命令及异步处理回应、实现实时监测功能的问题以后，接着要解决的是HTTP服务器端如何处理客户端XMLHttp对象所发送的控制命令，以及如何处理并返回客户端XMLHttp对象所请求的动态文件。

2 HTTP服务器功能简介
Microchip TCP／IP协议栈是一套服务于标准的、基于TCP／IP的应用程序，可应用于HTTP服务器、FTP服务器等，它遵循了TCP／IP参考模型，协议栈按照模块化方式实现。Microchip整个TCP／IP协议栈的代码全部用C语言编写，每层的实现代码驻留在一个独立的C程序文件中，服务和应用程序编程接口则通过头文件或C程序文件定义，协议栈可使用MCC18或HI—TECH PICC 18编译，图1对比了TCP／IP参考模型与Microchip TCP／IP协议栈。