Web網(wǎng)絡傳感器的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計
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摘要： 在智能傳感器的基礎上結合了CGI和JavaApplet技術，在μC／OS-II操作系統(tǒng)下將μIP協(xié)議嵌入到傳感器的ROM中...
Abstract：
Key words :
關鍵字：Web網(wǎng)絡傳感器；遠程數(shù)據(jù)采集；Java Applet；CGI
引言
隨著網(wǎng)絡技術和嵌入式技術的發(fā)展，將嵌入式系統(tǒng)與Internet相結合對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)、圖像監(jiān)控和管理，成為重要研究方向之一。嵌入式Web網(wǎng)絡傳感器技術是傳感器、嵌入式、分布式信息處理和Internet等相關技術交叉結合的技術，它是在智能傳感器的基礎上把TCP／IP協(xié)議作為一種嵌入式應用，嵌入現(xiàn)成智能服務器的ROM中，利用傳感器內建的Web服務器，用戶可以通過瀏覽器采集遠程監(jiān)控對象的信息。
1 Web網(wǎng)絡傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作原理
用戶通過瀏覽器訪問Web服務器上的數(shù)據(jù)，將遠程采集到的數(shù)據(jù)實時顯示到Internet網(wǎng)頁上。用戶需要實時看到數(shù)據(jù)的變化，而HTML網(wǎng)頁通常只能是靜態(tài)的數(shù)據(jù)，為此在Web服務器上應用動態(tài)網(wǎng)頁技術是必要的。動態(tài)網(wǎng)頁的實現(xiàn)技術有CGI和HTML腳本嵌入技術(如ASr、PHP、JSP等)，由于網(wǎng)絡傳感器嵌入式系統(tǒng)采用的是單片機來實現(xiàn)，其資源有限，為此采用CGI技術來實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)頁。
1．1 CGI原理
CGI(Common Gateway Interface，公共網(wǎng)關接口)提供給Web服務器一個外部程序的通道，實現(xiàn)處理器與瀏覽器之間的通信。CGI是一種接口規(guī)范，可以處理客戶端(一般是瀏覽器)輸入的數(shù)據(jù)，完成瀏覽器和服務器之間的交互操作。CGI是運行在Web服務器上的程序，由瀏覽器的輸入觸發(fā)，是服務器和系統(tǒng)中其他程序的橋梁。CGI程序屬于一個外部程序，是運行在服務器端的一個可執(zhí)行文件。
CGI程序的工作原理示意圖如圖1所示。
隨著網(wǎng)絡技術和嵌入式技術的發(fā)展，將嵌入式系統(tǒng)與Internet相結合對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)、圖像監(jiān)控和管理，成為重要研究方向之一。嵌入式Web網(wǎng)絡傳感器技術是傳感器、嵌入式、分布式信息處理和Internet等相關技術交叉結合的技術，它是在智能傳感器的基礎上把TCP／IP協(xié)議作為一種嵌入式應用，嵌入現(xiàn)成智能服務器的ROM中，利用傳感器內建的Web服務器，用戶可以通過瀏覽器采集遠程監(jiān)控對象的信息。
1 Web網(wǎng)絡傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作原理
用戶通過瀏覽器訪問Web服務器上的數(shù)據(jù)，將遠程采集到的數(shù)據(jù)實時顯示到Internet網(wǎng)頁上。用戶需要實時看到數(shù)據(jù)的變化，而HTML網(wǎng)頁通常只能是靜態(tài)的數(shù)據(jù)，為此在Web服務器上應用動態(tài)網(wǎng)頁技術是必要的。動態(tài)網(wǎng)頁的實現(xiàn)技術有CGI和HTML腳本嵌入技術(如ASr、PHP、JSP等)，由于網(wǎng)絡傳感器嵌入式系統(tǒng)采用的是單片機來實現(xiàn)，其資源有限，為此采用CGI技術來實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)頁。
1．1 CGI原理
CGI(Common Gateway Interface，公共網(wǎng)關接口)提供給Web服務器一個外部程序的通道，實現(xiàn)處理器與瀏覽器之間的通信。CGI是一種接口規(guī)范，可以處理客戶端(一般是瀏覽器)輸入的數(shù)據(jù)，完成瀏覽器和服務器之間的交互操作。CGI是運行在Web服務器上的程序，由瀏覽器的輸入觸發(fā)，是服務器和系統(tǒng)中其他程序的橋梁。CGI程序屬于一個外部程序，是運行在服務器端的一個可執(zhí)行文件。
CGI程序的工作原理示意圖如圖1所示。
客戶端的Web瀏覽器瀏覽到某個主頁后，利用一定的方式提交數(shù)據(jù)，并通過HTTP協(xié)議向Web服務器發(fā)出請求。服務器端的HTTP Daemon(守護進程)將描述的主頁信息通過標準輸入(STDIN)和環(huán)境變量(environment variable)傳遞給主頁指定的CGI程序，并啟動此應用程序進行處理(包括對數(shù)據(jù)庫的處理)。處理結果通過標準輸出(STDOUT)返回給HTTP Daemon，再通過HTTP協(xié)議返回給客戶端的瀏覽器，由瀏覽器負責解釋執(zhí)行，將最終的結果顯示給用戶。
1．2 基于CGI的數(shù)據(jù)采集流程
CGI的數(shù)據(jù)采集流程如圖2所示。當用CGI實現(xiàn)遠程傳感器溫度數(shù)據(jù)采集時，CGI程序可以通過直接訪問硬件或調用驅動程序的方式獲得數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)采集完畢后，CGI程序將數(shù)據(jù)組織成HTTP流并發(fā)送到Web服務器上，由Web服務器負責送到客戶端。
2 實時數(shù)據(jù)采集技術
2．1 連續(xù)數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)方法
由于HTTP是基于請求／響應模式的，客戶端和服務端進行一次交互時，開始于客戶提出的一個請求，并在服務器給出響應后結束。而一次交互只能得到一組數(shù)據(jù)，那么如何實現(xiàn)連續(xù)的數(shù)據(jù)采集呢? 一般有兩種方法：即客戶端牽引和建立TCP連接。
客戶端牽引就是在網(wǎng)頁中插入定時刷新功能，它的數(shù)量級為s，可以使用戶看到數(shù)據(jù)的變化，但不能滿足強實時性的要求，而且其中會漏掉一些中間的數(shù)據(jù)。
建立TCP連接就是通過在網(wǎng)頁中嵌入ActiveX控件或Java Applet小程序來增強客戶機的功能。其中，ActiveX控件只能在windows環(huán)境下運行，而Java Applet通用性強，可以實現(xiàn)跨平臺操作。所以本系統(tǒng)采用Java Applet來進行遠程數(shù)據(jù)的實時采集。
2．2 Java Applet
Applet是用Java編寫的，含有可視化內容的，并被嵌入Web頁面中用來產(chǎn)生特殊頁面效果的小程序，經(jīng)常被用于增加網(wǎng)頁多媒體效果，并使網(wǎng)頁產(chǎn)生互動功能。
當用戶訪問帶有Java Applet的網(wǎng)頁時，Applet被下載到用戶計算機上執(zhí)行，但前提是用戶使用的是支持Java的網(wǎng)絡瀏覽器。由于Applet是在用戶計算機上執(zhí)行的，因此它的執(zhí)行速度是不受網(wǎng)絡寬帶或者MODEM存取速度的限制，用戶可以更好地查看網(wǎng)頁上Applet產(chǎn)生的多媒體效果。
Applet必須將HTML的
2．1 連續(xù)數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)方法
由于HTTP是基于請求／響應模式的，客戶端和服務端進行一次交互時，開始于客戶提出的一個請求，并在服務器給出響應后結束。而一次交互只能得到一組數(shù)據(jù)，那么如何實現(xiàn)連續(xù)的數(shù)據(jù)采集呢? 一般有兩種方法：即客戶端牽引和建立TCP連接。
客戶端牽引就是在網(wǎng)頁中插入定時刷新功能，它的數(shù)量級為s，可以使用戶看到數(shù)據(jù)的變化，但不能滿足強實時性的要求，而且其中會漏掉一些中間的數(shù)據(jù)。
建立TCP連接就是通過在網(wǎng)頁中嵌入ActiveX控件或Java Applet小程序來增強客戶機的功能。其中，ActiveX控件只能在windows環(huán)境下運行，而Java Applet通用性強，可以實現(xiàn)跨平臺操作。所以本系統(tǒng)采用Java Applet來進行遠程數(shù)據(jù)的實時采集。
2．2 Java Applet
Applet是用Java編寫的，含有可視化內容的，并被嵌入Web頁面中用來產(chǎn)生特殊頁面效果的小程序，經(jīng)常被用于增加網(wǎng)頁多媒體效果，并使網(wǎng)頁產(chǎn)生互動功能。
當用戶訪問帶有Java Applet的網(wǎng)頁時，Applet被下載到用戶計算機上執(zhí)行，但前提是用戶使用的是支持Java的網(wǎng)絡瀏覽器。由于Applet是在用戶計算機上執(zhí)行的，因此它的執(zhí)行速度是不受網(wǎng)絡寬帶或者MODEM存取速度的限制，用戶可以更好地查看網(wǎng)頁上Applet產(chǎn)生的多媒體效果。
Applet必須將HTML的
<／applet>
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