基于uIP與AJAX的動態Web服務器設計

摘要：針對遠程信息監測系統中數據的實時采集更新問題，將AJAX和CGI應用到嵌入式Web服務器的設計中，實現了服務器與瀏覽器之間的動態信息交互。本文首先分析了uIP協議棧，并在協議棧之上設計了Web服務器，然后利用CGI服務程序處理來自客戶端的XMLHttpRequest對象請求，實現動態Web功能。現場實驗結果表明，嵌入式Web服務器降低了服務器端的資源開銷，提高了響應速度。
關鍵詞：uIP協議棧；AJAX技術；嵌入式Web服務器；通用網關接口

引言
遠程信息監測系統是通過網絡遠程收集目標信息并監控目標對象運行狀態的嵌入式系統。遠程信息監測系統中嵌入式Web服務器的使用，可以使用戶通過瀏覽器訪問遠端的嵌入式設備，這樣能夠大大提高系統的易用性和可維護性。目前，在遠程監測系統中普遍采用的實時數據采集方法是在網頁上嵌入Applet或ActiveX控件，但是這種方法不僅會威脅到客戶端的安全，還增加了服務器的負擔，從而限制了Web服務器的實現和應用。為了滿足資源有限的嵌入式系統的需要，本文采用微型TCP／IP協議棧uIP，在協議棧之上設計實現了基于CGI的動態Web服務器，并將AJAX技術應用到客戶端與服務器的實時數據交互中。AJAX技術的實現是將JavaScript程序內嵌在網頁中，不需要在瀏覽器上另外安裝插件，降低了系統成本和Web服務器實現的難度。

1 uIP協議棧分析
uIP是專為8／16位嵌入式微處理器設計的輕量級TCP／IP協議棧。uIP本身的源代碼和占用的內存資源都非常少，其源代碼只有幾KB，RAM僅占幾百字節。uIP采用BSD授權，遵循RFC標準，完全由C語言編寫，具有良好的可移植性，可免費用于非商業和商業用途。uIP協議棧有多個版本，本設計采用的是uIP 1．0。
為了減少對系統資源的要求，uIP的內部實現主要采用以下設計措施：
①不支持動態內存分配機制，使用單一的全局緩沖區uip_buf收發網絡數據；
②著重實現了與完整TCP／IP通信所必需的ARP(地址解析協議)、IP(網際互聯協議)、TCP(傳輸控制協議)，而UDP(用戶數據包協議)、ICM P(網絡控制報文協議)只作為可選模塊；
③各層協議緊密耦合，應用協議也參與了部分協議棧功能的實現。
uIP的體系結構如圖1所示。由圖1可以看出，uIP協議棧處于網絡通信的中間層，用戶需要為uIP提供底層網卡驅動程序和定時器驅動程序。