基于MicroBlaze嵌入式Web服務器設計

　　5 軟件設計

　　軟件設計包括：操作系統移植、網絡協議棧設計、文件系統生成、應用級代碼編寫等部分。

　　5.1 操作系統

　　為了簡化設計，本文中的Web服務器采用單一線程，無需RTOS(實時操作系統)的支持。故采用EDK提供的僅支持單進程的standalone板支持包即可。

　　5.2 協議棧

　　系統采用的是EDK中包含針對MicroBlaze的網絡協議棧，隱藏了低層硬件細節，以類似于Unix套接字的方式實現一個精簡的網絡協議棧Xilnet。他支持以下一些網絡協議：IP，ARP，ICMP，UDP，TCP。調用如下函數初始化棧以及MAC地址和IP地址。

　　5.3 文件系統

　　為了支持HTTP協議，一個文件系統是必不可少的。本設計使用EDK提供的xilmfs文件系統對網頁的靜態頁面和圖片進行組織和存儲。

　　調用mfs_file_open()和mfs_file_wrire()函數打開和創建文件系統。考慮到有限的系統資源，文件存放在DDR SDRAM中。

　　5.4 HTTP協議及其實現

　　嵌入式Web服務器技術的核心是HTTP(超文本傳送協議)引擎。HTTP是WWW上的協議。HTTP協議使Web服務器和瀏覽器可以通過Web交換數據。他是一種請求/響應協議，即服務器等待并響應客戶方請求。當用戶要瀏覽服務器上的一個網頁時，一個HTTP請求就會從用戶的瀏覽器發到HTTP服務器。服務器響應這個請求，把指定的網頁傳送回來，用戶才看到了網頁。HTTP協議不維護與客戶方的連接，他使用可靠的TCP連接，通常采用TCP的80端口。客戶/服務器傳輸過程可分為4個基本步驟：瀏覽器與服務器建立連接;瀏覽器向服務器請求文檔;服務器響應瀏覽器請求;斷開連接。

　　服務器程序開始運行時，主進程就創建一個套接字，并與主機地址綁定到一起，隨后置為被動監聽狀態，等待客戶端連接請求的到來，分別有xilsock_socket()創建一個套接字，xilsock_bind()綁定，xilsock_listen()監聽，xilsock_accept()接收來完成。一旦接收一個連接，xilsock_acept()會返回一個新的套接字描述符，主程序則開辟一個新的子程序來處理這個新的連接。這樣系統可以同時接收多個客戶端的請求。

　　如圖2所示，首先創建套接字，將套接字與本地地址和端口綁定，并設置套接字處于監聽狀態。Web服務器在接收一個連接請求后，讀取用戶的請求，根據用戶的請求進行相應的處理。

　　當請求位靜態文本時，文檔直接提交輸出，當請求位動態文本時，請求模塊自動調用腳本引擎，將腳本替換位現場數據，再提交輸出，當請求為帶參數的執行命令時，請求解析器調用命令執行模塊分析命令并控制監控前端。

　　這里并沒有采用通常的CGI(Common Gateway Interface)技術對請求信息進行處理，而是將活動頁面由加載進Web服務器的模塊處理，因此處理速度比CGI程序更快、更高效。活動頁面還可以處理表單、HTTP會話和方便的訪問數據庫。因此，活動頁面對動態Web頁面提供完整的服務器端支持。

　　6 結 語

　　本文介紹的基于MicroBlaze的嵌入式Web服務器可以實現預期功能，用戶可以通過IE瀏覽器瀏覽存儲到FLASH芯片中的網頁。

　　CPU本身是以軟核的方式實現，其功能可根據需要進行定制，非常靈活。EDK不但在硬件設計上提供了支持，在軟件上也為設計者提供了較好的支持，提供了現成的網絡協議棧。加上EDK提供的集成開發環境使得軟件開發更加便利。采用這種方式的控制系統具有控制分散、開放性好、使用簡單、穩定性好等優點，而且可以通過瀏覽器進行遠程多點監控和遠程支持，是未來控制系統發展的一個趨勢。