基于W3150A＋的嵌入式Web服務器設計

引言

通過以太網進行傳輸已經成為一種經濟、有效的數據傳輸方式。越來越多的工業測控設備需要配置網絡接入功能，不僅需要通過以太網來實現各類設備間數據的傳輸，而且需要通過瀏覽器來實現人與設備的交互，從而對設備進行遠程監測、遠程控制、遠程維護和管理。內嵌于設備的Web服務器可以提供統一的基于瀏覽器方式的操作和控制界面，界面直觀易操作，大大降低了軟件系統和通信系統的設計、維護工作量，節省了人員培訓費用，提高了現場監測和控制設備的管理水平。

1關鍵器件的選擇

要實現Web服務器功能，需要一個可實現的TCP／IP協議棧，同時還需要一款與以太網的速度相匹配的高性能處理器。

W3150A+芯片是一款TCP／IP硬協議棧芯片，為高速的Internet連接提供了一種簡易、低成本的解決方案。W3150A+芯片包含TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP和PPPoE等協議，內部有用來收發數據的內存空間16 KB；它提供了3種接口——直接的、間接的和SPI，同時可支持4個獨立的SOCKET，每個SOCKET具有2 KB的緩沖區。

LPC2292微控制器是一款由PHILIPS公司設計的基于ARM7TTDMI-S核的16／32位RISC處理器，可實現最大為60 MHz的CPU操作頻率，內部具有16 KB的RAM，128／256 KB片內FLASH程序存儲器，具有可配置的外部8／16／32位總線，可進行外部RAM擴展。

2嵌入式Web服務器硬件設計

系統硬件結構框圖如圖1所示。圖中僅給出了與Web服務器相關的部分，電源、鍵盤等電路省略。

系統選擇頻率為12 MHz的晶振，設定LPC2292內部PLL為4倍頻的工作頻率，設定數據總線為16位與RAM進行接口，RAM選用2片IS61LV51216，為512K×16位的RAM。LPC2292通過8位數據總線對芯片W3150A+進行讀寫，芯片W3150A+通過MII(Media Independent Interface)接口連接到RTL8201。

當網絡上數據到達芯片RTL8201時，通過MII接口到達芯片W3150A+。芯片W3150A+自動完成TCP／IP協議轉換，把數據接收到它的硬件緩沖區，并產生中斷通知LPC2292來讀取硬件緩沖區數據，至此便完成1包網絡數據的接收。

當通過網絡發出1包數據時，LPC2292將RAM中準備好的數據寫入W3150A+硬件發送緩沖區，通過發送指令，W3150A+通過MII接口發送到RTL201上，完成數據的發送。發送完成后產生中斷，通知LPC2292發送完畢。

3嵌入式Web服務器軟件設計

實現原理：首先要實現W3150+芯片TCP／IP驅動接口，在建立TCP連接時裝置作為TCPServer端，端口使用80，然后，在此基礎上采用HTTP協議，在HTTP協議基礎上采用HTML語言實現所要描述的網頁功能。應用時通過瀏覽器與Web服務器建立的TCP連接進行信息解析、交互，以實現從網頁上進行參數的配置、修改、程序在線升級與重新啟動等。

由于系統應用中關于Web的應用不是很復雜，故在本設計中未采用文件系統，所有網頁的數據都保存在RAM中。大約分配20 KB的RAM，通過重復利用此空間即可完成網頁的瀏覽與配置等操作。

具體實現內容：TCP／IP的驅動接口實現；HTTP協議的實現；HTML語言的網頁設計；Web服務器的應用層實現；權限管理。

3.1TCP／IP的驅動接口的實現

驅動接口主要有：

其函數原型及代碼實現可參考芯片W3150A+的數據手冊。

3.2 HTTP協議的簡介與實現

(1) HTTP協議簡介

①HTTP請求：

其中，GET／HTTP信息最為關鍵，此即為HTTP請求信息。

②HTTP應答：

當裝置收到請求報文后就進行應答，一般都處理為正確應答。類似報文如下：

此報文表示：應答正確，內容類型為html語言，報文長度為23 056，正文就是網頁內容。