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1、·智能家居·基于嵌入式Web服务器的远程家居监控系统周轶(上海经纬建筑规划设计研究院有限公司,上海200092)摘要:设计了一种基于嵌入式Web服务器的远程家居监控系统,并对其硬件结构及软件实现作了详细的介绍。服务器通过局域网接入Internet,允许用户在Internet上任何一点通过浏览器访问服务器,并实现对下层家居设备的监控。周轶(1973—),男,工程师,研究方向为关键词:智能家居;嵌入式系统;Web服务器;远程监控建筑电气。中图分类号:TU855文献标志码:B文章编号:167428417(2010
2、)0420011204模块供使用,即使对不熟悉网络协议的开发人员0引言也能简单套用。虽然其他8bit单片机也能用软件实现精简的TCP/IP协议(如PIC16C76等),但随着信息技术与通信技术的迅速发展,局域上述两大优点是采用SX52BDMCU的充分理由。网与广域网等取得长足发展,互联网运用正由以套用成熟的现有程序是最具效率的开发办法,这PC机为中心转移到以嵌入式设备为中心,这使也是避免目前国内普遍存在的低水平开发的有基于嵌入式设备的家居系统的网络化管理成为效途径。虽然目前还没有单独的TCP/IP软件虚可能
3、。另外,随着人们对居住条件和环境要求的拟模块提供,但在演示板程序的基础上,可以采提高,使家居系统网络化成为满足人们日益增长用其成功的网络协议模块和一些适用于小型嵌的需求的一种主要手段。入式系统的做法构筑现场监控Web服务器。据网络专家预测,将来在互联网上传输的信息中有70%来自小型嵌入式系统。但利用单片1系统基本组成机实现嵌入式互联网方案存在的技术难点是如图1为基于嵌入式Web服务器的智能家居何利用单片机本身有限的资源对信息进行TCP/系统的基本结构图。局域网与Internet都是系统IP协议处理,使之成为
4、可以在互联网上传输的IP中现成部分,用户只需将嵌入式服务器配置适当数据包。目前解决这个问题有两种方案:一种是的IP地址,通过局域网接入Internet,即可通过嵌PC网关+专用网,缺点是需增加布线和第三方入式Web服务器对家中情况进行实时监控。协议转换软件;另一种是32bitMCU+RTOS,弊端是开发难,成本极高。鉴于上述两种方案存在的缺点,该系统中采用了美国Ubicom公司提出的MCU+虚拟软件包方案。Ubicom公司的SX52BD微控制器进行网络控制具有其独特优势,主要体现为速度快,图1基于嵌入式We
5、b服务器的智能家居系统在100MHz频率下能达到100MIPS;现成的协议·11··智能家居·议,在应用中要根据不同的要求来选用相应的、2嵌入式Web服务器合适的协议。2.1硬件结构SX系列芯片之所以称为Internet通信控制嵌入式Web服务器的基本硬件结构如图2器,就是因为凭借它高速的处理功能,从软件上所示。SX52BD为其核心芯片,通过它控制以太实现了Internet协议———TCP/IP协议栈。通过网控制芯片RTL8019AS,进而完成接入网络的工这些协议栈,程序员可以更加方便地开发基于作。SX52
6、BD有5个I/O口,共计40个引脚,是Internet的嵌入式应用系统。Internet协议栈包括多功能可编程口。不但可通过软件非常容易地TCP、UDP、PPP等虚拟外设,这些协议通过应用修改配置执行虚拟软件模块驱动普通的I/O口程序接口(ApplicationProgramInterface,API),可2来模拟外设的功能(如UART、SPI、IC和FSK以方便地与应用程序连接。等),还可通过虚拟外设功能来运行网络协议栈图3为Ubicom公司用汇编语言实现的以太(如TCP、IP、HTTP以及SMTP等),
7、另外也可以网协议栈,即TCP/IP软件的4层抽象分层———作为普通单片机控制使用。该芯片用简洁硬件物理层、网络层、传输层和应用层,每一层负责不构架应用平台,使原本硬件成本所需的支出可用同的功能。在该系统中,物理层功能由网络接口于相对复杂的软件开发,其I/O接口可以自由扩卡(RTL8019A芯片)完成,程序的初始化部分包展和支配。含其驱动程序;网络层部分加入了地址解析协议(ARP),实现IP地址到物理地址的映射;考虑到实时监控系统中传输量并不大,而可靠性要求较高,传输层采用TCP协议,不采用UDP协议;HT2
8、TP是Web服务器用来与浏览器通信的协议,是应用层的主要构成协议。图2服务器基本硬件结构图22EPROM用于存储网页内容,它通过IC接口与SX52BD通信。SX52BD上必须预留I/O口作为网页下载接口。2.2软件实现图3Web服务器软件TCP/IP协议栈该系统中嵌入式Web服务器的软件主要由芯片初始化设置、TCP/IP协议栈的实现、家居监由于在Internet中都使用约定俗成的TCP/IP控模块组成。协议,因此
