嵌入式WEB服务器技术在控制系统中的应用研究

2013-12-17 16:18 来源:电源网 作者:和静

三 嵌入式Web技术在工业现场中的具体实现方式

由于在工业现场中,各种智能仪表的运算能力、储存空间及其他各种硬件资源均有不同,其接入到网络中的方式也有不同,导致嵌入式Web技术在具体的实现中有以下几种方式:

(1)运行软件TCP/IP协议栈,设备内部实现Web服务器。

这种方式的关键是用纯软件来实现TCP/IP的协议栈,让嵌入式Web服务器软件在此之上运行,并可直接连接到网络上。这种直接连接的方式,通常需要CPU具有很强的运算处理能力,要求32位处理器,如ARM系列CPU,PowerPC,MIPS处理器等,它们通常有串口可以与Modem连接,或者有以太网芯片组连接到以太网上,从而让TCP/IP协议栈软件与外界进行通信,其结构如图2。

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其技术优点是:设备可直接挂接到网络上;整体性好,不需要其他辅助硬件,全部硬件就是CPU和接口芯片,硬件设计简单。

其缺点是:需要处理能力较高的CPU,通常为32位运算能力的处理器;代码量和数据内存耗费很大,需要较大的存储空间;纯软件协议栈,软件调试复杂。

(2)通过辅助硬件实现TCP/IP协议栈,控制设备集成形式实现Web服务器。

这种方式如图3,完全由硬件来实现TCP/IP协议栈,只需在硬件规划时设计好接口即可。也可采用能实现TCP/IP的硬件电路板,通过串口接入到现场智能设备上,从而实现硬件TCP/IP协议。现场设备的控制处理器只需运行嵌入式Web服务器软件即可,大大减轻了负担。

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方案优点是: 设备可以直接挂接到网络上;全部的TCP/IP协议栈由外围芯片硬件实现,减轻了调试软件的负担;CPU不用运行TCP/IP协议栈软件,减轻了处理负担,对CPU的性能要求降低,减少了存储器的使用空间。

其缺点是:增加了外围芯片,成本增加;增加了硬件设计复杂度和产品成本。

(3)外部网关形式实现嵌入式Web服务器,对多设备进行调度。

这种方式如图4,通常让一台PC机来充当外部网关,在此之上运行完整的TCP/IP协议和部分嵌入式Web服务软件,通过串口等方式使每台PC机可控制一个或者多个现场设备。外界对现场设备的访问,先要通过网关进行解析,然后与现场设备交换信息,提取网页等,并将最终的信息送给外部访问者。

其优点是:现场设备不需其他辅助的硬件,只需有简单的RS-232或RS-485等通信接口;极大减轻了CPU的负载,对CPU的性能和存储器空间的要求大大降低;基于8位或16位微处理器使得控制设备比较适合采用外部网关形式Web服务器;由于软硬件的修改很少,极大缩短了产品的研发时间。

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控制系统 WEB技术 工业现场

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