Web網(wǎng)絡(luò)傳感器的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計
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摘要： 在智能傳感器的基礎(chǔ)上結(jié)合了CGI和JavaApplet技術(shù)，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(guān)鍵字：Web網(wǎng)絡(luò)傳感器；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集；Java Applet；CGI
引言
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，將嵌入式系統(tǒng)與Internet相結(jié)合對系統(tǒng)進(jìn)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(luò)傳感器技術(shù)是傳感器、嵌入式、分布式信息處理和Internet等相關(guān)技術(shù)交叉結(jié)合的技術(shù)，它是在智能傳感器的基礎(chǔ)上把TCP／IP協(xié)議作為一種嵌入式應(yīng)用，嵌入現(xiàn)成智能服務(wù)器的ROM中，利用傳感器內(nèi)建的Web服務(wù)器，用戶可以通過瀏覽器采集遠(yuǎn)程監(jiān)控對象的信息。
1 Web網(wǎng)絡(luò)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(wù)器上的數(shù)據(jù)，將遠(yuǎn)程采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時顯示到Internet網(wǎng)頁上。用戶需要實(shí)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(wù)器上應(yīng)用動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)是必要的。動態(tài)網(wǎng)頁的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有CGI和HTML腳本嵌入技術(shù)(如ASr、PHP、JSP等)，由于網(wǎng)絡(luò)傳感器嵌入式系統(tǒng)采用的是單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，其資源有限，為此采用CGI技術(shù)來實(shí)現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)頁。
1．1 CGI原理
CGI(Common Gateway Interface，公共網(wǎng)關(guān)接口)提供給Web服務(wù)器一個外部程序的通道，實(shí)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(wù)器之間的交互操作。CGI是運(yùn)行在Web服務(wù)器上的程序，由瀏覽器的輸入觸發(fā)，是服務(wù)器和系統(tǒng)中其他程序的橋梁。CGI程序?qū)儆谝粋€外部程序，是運(yùn)行在服務(wù)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(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，將嵌入式系統(tǒng)與Internet相結(jié)合對系統(tǒng)進(jìn)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(luò)傳感器技術(shù)是傳感器、嵌入式、分布式信息處理和Internet等相關(guān)技術(shù)交叉結(jié)合的技術(shù)，它是在智能傳感器的基礎(chǔ)上把TCP／IP協(xié)議作為一種嵌入式應(yīng)用，嵌入現(xiàn)成智能服務(wù)器的ROM中，利用傳感器內(nèi)建的Web服務(wù)器，用戶可以通過瀏覽器采集遠(yuǎn)程監(jiān)控對象的信息。
1 Web網(wǎng)絡(luò)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(wù)器上的數(shù)據(jù)，將遠(yuǎn)程采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時顯示到Internet網(wǎng)頁上。用戶需要實(shí)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(wù)器上應(yīng)用動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)是必要的。動態(tài)網(wǎng)頁的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有CGI和HTML腳本嵌入技術(shù)(如ASr、PHP、JSP等)，由于網(wǎng)絡(luò)傳感器嵌入式系統(tǒng)采用的是單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，其資源有限，為此采用CGI技術(shù)來實(shí)現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)頁。
1．1 CGI原理
CGI(Common Gateway Interface，公共網(wǎng)關(guān)接口)提供給Web服務(wù)器一個外部程序的通道，實(shí)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(wù)器之間的交互操作。CGI是運(yùn)行在Web服務(wù)器上的程序，由瀏覽器的輸入觸發(fā)，是服務(wù)器和系統(tǒng)中其他程序的橋梁。CGI程序?qū)儆谝粋€外部程序，是運(yùn)行在服務(wù)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(wù)器發(fā)出請求。服務(wù)器端的HTTP Daemon(守護(hù)進(jìn)程)將描述的主頁信息通過標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用程序進(jìn)行處理(包括對數(shù)據(jù)庫的處理)。處理結(jié)果通過標(biāo)準(zhǔn)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(fù)責(zé)解釋執(zhí)行，將最終的結(jié)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(dāng)用CGI實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(diào)用驅(qū)動程序的方式獲得數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)采集完畢后，CGI程序?qū)?shù)據(jù)組織成HTTP流并發(fā)送到Web服務(wù)器上，由Web服務(wù)器負(fù)責(zé)送到客戶端。
2 實(shí)時數(shù)據(jù)采集技術(shù)
2．1 連續(xù)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)方法
由于HTTP是基于請求／響應(yīng)模式的，客戶端和服務(wù)端進(jìn)行一次交互時，開始于客戶提出的一個請求，并在服務(wù)器給出響應(yīng)后結(jié)束。而一次交互只能得到一組數(shù)據(jù)，那么如何實(shí)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(qiáng)實(shí)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(qiáng)客戶機(jī)的功能。其中，ActiveX控件只能在windows環(huán)境下運(yùn)行，而Java Applet通用性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)跨平臺操作。所以本系統(tǒng)采用Java Applet來進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的實(shí)時采集。
2．2 Java Applet
Applet是用Java編寫的，含有可視化內(nèi)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(dāng)用戶訪問帶有Java Applet的網(wǎng)頁時，Applet被下載到用戶計算機(jī)上執(zhí)行，但前提是用戶使用的是支持Java的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。由于Applet是在用戶計算機(jī)上執(zhí)行的，因此它的執(zhí)行速度是不受網(wǎng)絡(luò)寬帶或者M(jìn)ODEM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(shí)現(xiàn)方法
由于HTTP是基于請求／響應(yīng)模式的，客戶端和服務(wù)端進(jìn)行一次交互時，開始于客戶提出的一個請求，并在服務(wù)器給出響應(yīng)后結(jié)束。而一次交互只能得到一組數(shù)據(jù)，那么如何實(shí)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(qiáng)實(shí)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(qiáng)客戶機(jī)的功能。其中，ActiveX控件只能在windows環(huán)境下運(yùn)行，而Java Applet通用性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)跨平臺操作。所以本系統(tǒng)采用Java Applet來進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的實(shí)時采集。
2．2 Java Applet
Applet是用Java編寫的，含有可視化內(nèi)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(dāng)用戶訪問帶有Java Applet的網(wǎng)頁時，Applet被下載到用戶計算機(jī)上執(zhí)行，但前提是用戶使用的是支持Java的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。由于Applet是在用戶計算機(jī)上執(zhí)行的，因此它的執(zhí)行速度是不受網(wǎng)絡(luò)寬帶或者M(jìn)ODEM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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