（系统工程专业论文）嵌入式Web技术在无纸记录仪中的应用.pdf

渐江大学硕士毕i k 论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 摘要 随着计算机网络技术和信息技术的迅速发展，世界进入了一个以网络为核心 的信息时代，同时也引发了仪表系统的深刻变革。嵌入式w e b 技术以嵌入式技术 和h 1 r r p 技术为基础，具有简单、高效等优点，已经成为i n t e m e t i n t r a n e t 中一种 最普遍应用的信息交互技术。在传统的仪表中引入嵌入式w e b 技术是大势所趋， 也是解决企业中工业现场、监控调度、经营管理各层次中数据格式不同、软件风 格不一、等问题的一种可行的解决方法。依靠该技术，能够有效地控制远程仪表， 在任何地方进行采集、分析和显示现场数据。 课题所开展的主要工作是利用嵌入式w e b 服务器技术改造无纸记录仪结构， 使其具有更方便的网络功能、更先进的远程监控功能。本论文分析了无纸记录仪 特点和现有各种嵌入式w e b 技术解决方案后。根据l e a nh t r p 服务器的设计思想， 原创性地提出了将a c t i v e x 技术应用于无纸记录仪嵌入式w e b 扩展。通过使用 a c t i v e x 技术提高服务器的性能和表现能力，使之能满足像无纸记录仪这样的高性 能仪表的要求。在对无纸记录仪进行嵌入式w e b 扩展的实现中，采用了浏览器服 务器和客户服务器模式相结合的结构。服务器端采用瘦服务器方式，通过动态w e b 等技术实现，客户端要访问的网页采用a c t i v e x 以及脚本编程技术实现，达到使 用通用浏览器实现远程监控、维护和报警的目的。同时针对无纸记录仪嵌入式 w e b 扩展的需要，设计了相应嵌入式h t r p 服务器和嵌入式文件系统。 文章首先简单介绍了w e b 技术以及嵌入式开发技术，然后分别介绍了w e b 服 务器的几种设计方案，包括对传统的嵌入式w e b 服务器技术进行创新和改造，希 望它能具有更强大的工业现场数据处理功能，然后用于基于i n t e m e t 的现场底层数 据传输和发布，然后介绍了嵌入式t c p i p 协议栈的基本架构，和基于嵌入式文件 系统的嵌入式h t t p 的服务器的设计和实现，最后详细介绍了基于嵌入式w e b 网 络无纸记录仪的软件设计实现。 在论文的最后，对嵌入式w e b 服务器技术在仪表系统中应用可能存在的问题 及发展前景做了一定的探讨。 【关键字】嵌入式w e b , t c p i p 、h t i p 服务器、网络无纸记录仪、a c t i v e x 第1 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的成用 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fa d v a n c e ds c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , s u c ha sc o m p u t e r , n e t w o r ka n di n f o r m a t i o n ，t h ew o r l dh a sb e e ni nt h ee r ao fi n f o r m a t i o nw i t ht h ek e r n e lo f n e t w o r k b e c a u s eo ft h e s eh i g ht e c h n o l o g i e s ，ap r o f o u n dc h a n g ei ni n s t r u m e n td o m a i n h a sb e e nt a k e np l a c e e m b e d d e dw e bs e r v e rt e c h n o l o g yb a s e st h eh 1 t pt e c h n o l o g y a n de m b e d d e ds y s t e mt e c h n o l o g ya n dh a st h ea d v a n t a g eo fs i m p l e n e s sa n dh i g h e f f i c i e n c y , b e c o m i n gt h em o s tc o l n i n o nt e c h n o l o g yo fi n f o r m a t i o ne x c h a n g ei ni n t e r a c t a n di n t r a n e t t h ei m p o r to fw e b t e c h n o l o g yi n t ot r a d i t i o n a li n s t r u m e n ts y s t e mi sg e n e r a l t r e n d s ，a n di sa l s oaf e a s i b l er e s o l u t i o no ft h ed i f f e r e n c eo fd a t af o r m a ta n ds o f t w a r e s t y l ei ni n d u s t r yf i e l d ，d i f f e r e n ta d m i n i s t r a t i v el e v e l so fm o n i t o ra n da t t e m p e r , e n t e r p r i s e m a n a g e m e n t 。d e p e n d i n go nt h i st e c h n i q u e ，w ee f f e c t i v e l y c o n t r o l l o n g d i s t a n c e i n s t r u m e n ta n de q u i p m e n t ，g a t h e r i n g ，a n a l y z i n ga n dw a t c h i n gf i e l dd a t aa n y w h e r e t h ep r i m a r yt a s ko ft h i sp a p e ri st ot a k ea l lt h ea d v a n t a g eo fe m b e d d e dw e bs e r v e r t e c h n o l o g yt or e c o n s t r u c tt h ep a p e r l e s sr e c o r d e r , s ot h a tt h ei n s t r u m e n ts y s t e mc a nb e ， m o r ea d v a n c e di nr e m o t em o n i t o ra n de a s i e rt oa c c e s st h en e t w o r k t h i sp a p e ra n a l y s e s p a p e r l e s sr e c o r d e ra n da l lk i n d so fe m b e d d e dw e b s e r v e rs o l u t i o nm e t h o d ，p u t sf o r w a r d a p p l y i n ga c t i v e xt e c h n i q u eo nt h ew e b e x t e n s i o no fp a p e r l e s sr e c o r d e rb a s i n go nt h e d e s i g nt h o u g h to fl e a n - s e r v e r a c t i v e xt e c h n i q u ei m p r o v e sp e r f o r m a n c ea n db e h a v i o r a b i l i t y , m e e t i n gt h er e q u e s to fh i 曲c a p a b i l i t yi n s t r u m e n ts u c ha sp a p e r l e s sr e c o r d e l i nt h i se x t e n s i o n ，b sa n dc ss t m c t u r ea r ea l lu s e d t h es e r v e rm a k e su s eo fl e a n s e r v e rt e c h n i q u ea n do t h e rd y n a m i cw e bt e c h n i q u e ，i nc l i e n ts i d e ，t h ev i s i to fw e b p a g e i sa p p l i e d b ya c t i v e xa n ds c r i p tl a n g u a g e s ot h ep u r p o s e i st or e a l i z er e m o t em o n i t o r ， m a i n t e n a n c ea n da l a r mv i ai eb r o w s e la i m i n ga tt h er e q u e s to fe m b e d d e dw e b s e r v e re x t e n s i o no fp a p e r l e s sr e c o r d e r , id e s i g nr e l e v a n te m b e d d e dh ，r 】曙s e r v e ra n d e m b e d d e df d es y s t e m i nt h ep a p e r , f i r s t ，i n d u s t r ye t h e r n e tn e t w o r k ，w e bt e c h n o l o g ya n de m b e d d e ds y s t e m t e c h n o l o g yi ss i m p l ei n t r o d u c e d t h e n ，s e v e r a lk i n d so fa p p l i c a t i o no fe m b e d d e dw e b s e r v e rt e c h n o l o g yi nf i e l di n s t r u m e n ta r ei n t r o d u c e da n da l s op u tf o r w a r dam o r eb e t t e r t e c h n i q u eb a s e do na c t i v e x t h i st e c h n i q u eu p g r a d e st h et r a d i t i o n a lt e c h n i q u e 。m a k e s e m b e d d e dw e bs e r v e rh a v em o r ep o w e r f u ld a t a p r o c e s s i n ga b i l i t yt oi n d u s t yf i e l dd a t a w h i c hi st r a n s m i t t e da n di s s u e db yi n d u s t r yn e t w o r k t h i r d ，t h ef r a m e w o r ko ft e p i p p r o t o c o ls t a c ka n dt h ed e s i g na n di m p l e m e n to ft h eh r i 甲s e r v e rb a s e do ne m b e d d e d f i l es y s t e mi si n t r o d u c e d l a s t ，t h es o f t w a r ei m p l e m e n to fn e tp a p e r l e s sr e c o r d e rb a s i n g o ne m b e d d e dw e bs e r v e rt e c h n o l o g yi sd e t a i l e d l yi n t r o d u c e d i nt h ee n do ft h ep a p e r , t h ek e yi s s u ea n dt h ef o r e g r o u n do ft h ea p p l i c a t i o no fe m h e d d e d 第2 页荚7 7 页 浙江大学硕士毕业论文嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 w e bs e r v e rt e c h n o l o g yt e c h n o l o g yi nf i e l di n s t r u m e n ti sd i s c u s s e d k e y w o r d s ：w e b ，a c t i v e x ，t c p i p , r 几ts e r v e r ，n e tp a p e r l e s sr e c o r d e r ， 第3 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 第一章概论 1 1 嵌入式w e b 系统概述 h t e r n e t 对代的到来将不可避免地逐步改变人们日常的工作、学习和生活习惯， 以手持电脑、机顶盒、网络电话、住宅网间连接器等为代表的移动办公设备和家 庭网络产品将在不久的将来形成时尚，在未来的信息社会中扮演重要的角色。随 着i n t e r n e t 技术的迅速发展，工业控制系统中信息交换的范围已逐步覆盖了从设备、 工段、车间、工厂到企业集团。仪表系统的内涵与外延不断拓宽，其结构也已突 破了以往的那种自动化“信息孤岛”的形式。工业系统朝着企业综合自动化的方向 发展。 嵌入式系统也己经成熟起来，并得到了最为广泛的工业应用。嵌入式系统是 以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它以p c 机不可比拟的结 构灵活性、稳定性和经济性成为计算机工业的高速增长点。嵌入式的微处理器可 以工作在许多空间狭窄、环境恶劣的环境或实体中，将成为人们感受自然和社会 的扩展的神经末梢和许多工业领域中专用的智能中央单元或一颗智能专用螺钉。 w w w ( w o r l d w i d e w e b ) 即万维网，提供基于页面检索的信息服务，以方 便用户浏览各种信息。它将文本、图像、文件和其他资源以超文本的形式提供给 访问者，是i n t e r n e t 最受欢迎的服务。在传统的w e b 应用中，w e b 服务器往往是与 数据库系统或者文件系统并存在一台高性能的计算机系统中，数据库服务器是w e b 服务器的信息来源，w e b 服务器则是系统的信息发布中心，它接收来自w e b 浏览 器的请求，并根据请求生成新的页面发送给w e b 浏览器，完成信息在网络范围内 的传输。w e b 服务器检索的信息是来自数据库系统，实时性要求不高，可以满足 常规的查询和检索系统的要求。为了提高生产效率和管理水平，远程监控和生产 过程控制等系统很适合于应用w e b 技术，从浏览器上直接监控现场设备的运行。 但作为实时性要求较高的面向任务的系统，必须解决基于w e b 应用的实时性问题、 系统结构问题和安全等问题。针对这种问题，我们提出了嵌入式w e b 服务器( e w s ， e m b e d d e d w e bs e r v e r ) 技术，嵌入式w e b 服务器技术作为结合了w e b 技术和现场工 作要求特点的一项新技术，是一种很好的解决方案。本文分析和介绍了嵌入式w e b 服务器技术，并探讨了其应用实例。嵌入式w e b 服务器( e w s ，e m b e d d e d w e bs e r v e r ) 是指将w e b 服务器引入到现场测试和控制设备中，在相应的硬件平台和软件系统 第6 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 的支持下，使传统的测试和控制设备转变为具备了以t c p i p 为底层通信协议，w e b 技术为核心的基于互联网的网络测试和控制设备。e w s 系统与传统的w e b 应用相 比，简化了系统结构，将信息采集和信息发布都集成到现场的测控设备中。而有 了标准的接口形式和通信协议，内嵌于设备的w e b 服务器同样可以向任何接入它 所在网络的合法用户提供统一的基于浏览器方式的操作和控制界面，浏览器成了 设备的前端控制板。由于w e b 技术的开放性和独立平台特性，大大降低了软件系 统和通信系统的设计、维护工作量，节省了人员培训费用等，提高了现场测试和 控制设备的管理水平。 1 1 1 2 基于嵌入式w e b 的网络技术改变着传统仪表系统的概念 在工厂控制系统中，以太网和t c p i p 使用于更高级的网络连接。由于单级网 络不是自动化系统的最佳选择，因此，复杂的工业控制系统通常由多级以太网组 成，从而保证控制的速度、决策、维护和诊断功能的顺利实现。这些网络通过智 能网桥和路由器连接，以构成信息获取的物理连接通道。吲随着现代通讯技术的 发展，网络技术特别是基于t c p i p 通信协议的w e b 技术得到了广泛的应用和普及。 在t c p i p 协议基础上建立的h 1 1 甲超文本传输协议、f t p 文件传输协议、t e l n e t 远程登陆协议以及s m t p 邮件协议等协议族构成了w e b 技术的核心。更重要的是 这些协议是开放的、标准的且独立于系统平台之外。 嵌入式w e b 技术以嵌入式技术和h 1 1 甲技术为基础，具有简单、高效等优点， 已经成为i m e m e t i n t r a n e t 中种最普遍应用的信息交互技术。嵌入式w e b 技术将 使计算机控制技术和通信技术发生革命性的变化，在仪表系统中引入嵌入式w e b 技术是大势所趋，也是解决企业中工业现场、监控调度、经营管理各层次中数据 格式不同、软件风格不一等问题的一种可行的解决方法t 2 。嵌入式w e b 服务器网络 技术对工业自动化技术的冲击是必然的，用户从中受益，基于n t e r n e t ，客户只要 拥有测览器，即可方便地进行通信，可以用浏览器来进行过程参数的设定或控制 对象的关闭与开启1 4 】。 实现自动化仪表与i n t e m e t 连接的想法其实很早以前就有了，主要的困难在于， i n t e r n e t 上的各种通信协议对于计算机存储器、运算速度等的要求比较高，而仪器仪 表大多使用的是8 位和1 6 位m c u ，支持t c p i p 等i n t e m e t 协议将占用大量系统 的资源，或根本不可能。但当采用高性能的3 2 位处理器( 如a r m ) 及相应硬件 平台之后，嵌入式w e b 网络技术以仪表系统的结构的一部分形式出现，在响应速 度、控制成本等方面均显示出优势。目前软件与网络技术的发展使仪表装置智能 化成为现实，可以实现系统远程监控。同时，许多公司正在利用以太网通过路由 第7 页麸7 7 页 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的血用 器、h u b 和交换机实现生产数据共享和当地或远程生产过程的改进，从而使工业 现场中以太网i o 接口的使用、插接式以太网i o 枫柜中的模块与传感器连接及以 太网控制得到简化。 把t c 豫协议作为一种嵌入式的应用，嵌入现场仪表中，使信号的收、发酃 以t c p ，m 方式进行，现场仪表系统在数据采集、信息发布、系统集成等方面都以 企业内部网络o n t r a n e t ) 为依托，将工业现场网络署疆企业内部网及i a t e m e t 互联，便 于实现现场控制网和信息网的统一。在这样构成的工业网络中，仪表充当着网络 中独立节点的角色，信息可跨越网络传输至所及的任何领域。使实时、动态、远 程的在线监控成为现实。通过嵌入式w e b 接入技术。新型的仪表与计算机一样， 成为网络中的独立节点。实现基于i n t e r n e t 的远程数据采集、远程控制、自动报警、 上传门；载数据文件等功能，用户通过浏览器或符合规范的应用程序可实时浏览到 所需的信息。比如目前测控系统中迅猛发展的现场总线，它的通信模型和o s i 模 型对应，将现场的智麓仪器和装置作为节点，通过网络将节点连同控制室内的仪 器仪表和控制装鼹联成有机的控制系统。现场工业网络的功能将远远大于系统中 各独立个体功能的综合。结果是控制系统的功能显著增强，应用及范围明显扩大。 网络化设备是适应在远程监控中使用的仪器。网络化仪表技术是实现基于i n t e r n e t 的远程分布式监控系统的关键技术之一。它是计算机技术、网络通讯技术与仪表 技术相结合所产生的一种新型仪器技术。许多仪器仪表具有远程通讯能力，比如， 通过r s 2 3 2 r s 4 8 5 - t c p i p 转换器，将数据采集仪器的数据流转换成遵循t c p i p 协议的形式，然后上i n t r a n e t i n t e m e t 。它们与计算机一样，成了网络中独立节点， 很方便地就能与就近的网络通信线缆直接相连，宣接将现场数据送上网，用户通 过i e n e t s c a p e 浏览器或符合规范的应用程序即可实时浏览到这些信息。对于像无 纸记录仪这样的传统仪表来说，就可以实现一个空间上的突破，实现实际意义上 的远程控制。总之，自动化仪表的网络化释放了系统的潜力，改变了测量技术的以 往面貌，打破在同一地点进行采集、分析和显示的传统模式。 锋l 1 3 本论文课题的任务及论文结构 目前仪表系统的发展可以说是到达了一个县新月异的阶段，各个仪器仪表都 推出了有特色的仪表系统。基于嵌入式w e b 技术的仪表系统中，w e b 网络技术以 仪表系绞的结构形式出现，能突破传统的仪表系统设备的层次模型，实现了多种 总线兼容和异构系统的综合集成，使自动化系统实现了网络化、智能化、数字化， 也实现了企业内部过程控制、设备管理的合理统一。 本课题就是利用以上各个技术的优点，改造传统无纸记录仪系统结构，使其 第8 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术诅：无纸记录位的应用 擗、h u b 和交换机实现生产数据共享和当地或远程生产过程的改进，从而使工业 现场中以太网i o 接口的使用、插接式以太网i o 机柜中的模块与传感器连接及以 太网控制得到简化。 把t c p 1 p 协议作为一种嵌入式的应用，嵌入现场仪表中，使信号的收、发都 以t c p i p 方式进行，现场仪表系统在数据采集、信息旋布、系统集成等方面都以 企业内部网络( i n t r a n e t ) 为依托，将工业现场网络和企业内部网及i i l t e r n e t 互联，便 于实现现场控制 b ! | 和信息网的统一。在这样构成的工业网络中，仪表充当着网络 中独立节点的角色，信息可跨越嘲络传输至所及的任何领域。使实时、动态、远 程的在线监控成为现实。通过嵌入式w e b 接入技术，新型的仪表与计算机一样， 成为网络中的独立节点，实现基于i n t e r n e t 的远程数据采集、远程控制、自动报警、 上传，下载数据文件等功能，用户通过浏览器或符合规范的应用程序可实时浏览到 所需的信息。比如日前测控系统中迅猛发展的现场总线，它的通信模型和o s i 模 型对应，将现场的智能仪器和装置作为节点，通过网络将节点连同控制室内的仪 器仪表和控制装寅联成有机的控制系统。现场工业网络的功能将远远大于系统中 岳独立个体功能的综合。结果是控制系统的功能显著增强。应用及范围明显扩大。 网络化设备是适应在远程监控中使用的仪器。网络化仪表技术屉实现基于i m c r n e t 的远程分布式监控系统的关键技术之一。它是计算机技术、网络通讯技术与仪表 技术相结合所产生的一种新型仪器技术。许多仪器仪表具有远程通讯能力，比如， 通过r s 2 3 弧s 4 8 5 - t c p h p 转换器，将数据采集仪器的数据流转换成遵循硎p 协议的形式，然后上i n t r a n e t h n t e m e t 。它们与计算机。一样，成了网络中独立节点， 很方便地就能与就近的网络通信线缆直接相连，直接将现场数掘送上网，用户通 过斑，n c t s c a p e 浏览器或符合规范的应用程序即可实时浏览到这些信息。对于像无 纸记录仪这样的传统仪表来说，就可以实现一个空间上的突破，丈现实际意义上 的远程控制。总之，自动化仪表的网络化释放了系统的潜力，改变了测量技术的以 往面貌，打破在同一地点进行采集、分析和显示的传统模式。 1 1 3 本论文课题的任务及论文结构 目前仪表系统的发展可阻说是到达了一个日新月异的阶段，各个仪器仪表都 推出了有特色的仪表系统。基于嵌入式w e b 技术的仪表系统中，w e b 网络技术吐 仪表系统的结构形式出现，能突破传统的仪表系统设备的层次模型，实现了多种 总线兼容和异构系统的综合集成，使自动化系统实现了网络化、智能化、数字化， 如实现了企业内部过程控制、设各管理的合理统一。 本课颢就是利用以上各个技术的优点，改造传统无纸记录仪系统结构，使其 本课题就是利用以上各个技术的优点，改造传统无纸记录仪系统结构，使其 第8 页共7 7 页 浙缸大学硕士毕业论文嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 具有更强大的控制能力、更方便的网络功能、更先进的远程监控功能。而核心是 对原有的通信软件系统进行改造，使其能够同时兼备以上所提的技术优点。在具 体的软件结构的实现中，采用现今广为流行的浏览器朋匿务器结构，服务器端采用 嵌入式w e b 技术，客户端采用a c t i v e x 以及脚本编程技术，实现只使用通用i e 浏 览器便可以任何时间在任何地点实时监视控制现场情况的目的。 本课题主要任务有： a )根据工业现场得仪表要求，对传统嵌入式w e b 服务器架构的进行分析， 找出其不足之处，然后尝试将大型w e b 服务器上使用得a c t i v e x 技术引入到嵌入 式w e b 服务器上来，通过使用a c t i v e x 技术提高服务器的性能和表现能力，使之 能满足像无纸记录仪这高质量仪表的要求。通过它提供一种通用的仪表的i n t e m e t 扩展模型，为工业现场自动化过程设备提供广泛的连接特性，促进工业自动化控 制系统的进一步集成。第二章首先介绍了工业以太网的概念和现今使用广泛的多 种w e b 技术，包括各种服务器端w e b 技术，例如c g i 、a s p 、j s p 等，第三章详 细介绍了嵌入式w e b 的开发技术。列举了较为传统的嵌入式w e b 技术，并且根据 传统的嵌入式w e b 技术的缺点，提出了一种新的嵌入式w e b 技术一利用a c t i v e x 技术实现。 确分析基于组件的嵌入式w e b 的基本构件。把t c p f l p 协议栈移植到无纸记录 仪中，使之成为作为成为网络中的独立节点，第四章介绍了仪表的以太网通信卡 和t c p i p 协议栈的实现，设计h t r p 服务器的文件模块和h t r p 服务器。而h t t p 服务器则为用户的远程访问提供了可能，第五章介绍了如何实现文件系统模块和 m 1 甲服务器。 q根据无纸记录仪与用户之间的通信协议一r b u s ，通过i n t e m e t 来实现具 体的远程监控。实现一个b s 构架的模型，服务器负责对用户的认证和管理，同 时发布仪表实时信息和接受用户的组态信息，在客户端完成一个虚拟仪表，使之 具有现场无纸记录仪一摸一样的功能和显示效果，在远程无纸记录仪上实现w e b 服务器，在任何p c 机上通过m 便可访问和操作服务嚣上。通过这虚拟仪表的访 问来实现对现场无纸记录仪的操作，如在线配置、数据下载、维护和报警。特别 是通过i n t e m e t 可以实现远程维护、操作和远程报警。不要到现场，也不要用特殊 的上位机软件( 可以直接通过w i n d o w s 自带的网络浏览器i e 5 或者m 6 ) ，可以做 到在办公室和家里就可以对现场了如指掌，并进行一定的授权设置和身份验证。 第9 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录投的应用 第二章嵌入式w e b 技术基础一嵌入式技术及w e b 技术简介 2 1 嵌入式系统 嵌入式系统被定义为：以应用为中心、 剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、 统。 以计算机技术为基础、软件硬件可裁 体积、功耗严格要求的专用计算机系 广义地说，一个嵌入式系统是一个有特定功能或用途的计算机硬软件的集合 体。因此，嵌入式系统可分为硬件部分与软件部分，而相应的嵌入式技术也可分 为嵌入式硬件技术与软件技术两部分。嵌入式系统发展的最高形式片上系统 ( s o c ) 将是这些技术的集大成者。狭义的嵌入式系统仅指装入另一设备并控制该设 备的专用计算机系统，包括目标机与宿主机两部分，其中的目标机是一种功麓单 一、处于从属地位的计算机系统。 从对嵌入式系统所作的定义可以得出嵌入式系统的几个重要特征： 1 、嵌入式系统通常是面向特定应用的。 嵌入式系统的专用性很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般需 要针对硬件进行系统的移植。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更 改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不 同的概念。 2 、系统精简。 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及 实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。 3 ，商实时性嵌入式操作系统。 这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代 码要求高质量和高可靠性、实时性。 4 、为了提高执行速度和系统可靠往，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储 器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。 5 、嵌入式软件开发走向标准化。 为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口， 用户必须自行选配r t o s 限c a t i m eo p e r a t i n gs y s t e m ) 开发平台，这样才能保证程序 执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。 6 、嵌入式系统本身不具各自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不 能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。开 第1 0 页共7 7 员 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行 机，开发时需要交替结合进行。 8 1 从硬件方面来讲，各式各样的嵌入式处理器是嵌入式系统硬件中最核心的部 分。包括：嵌入式微控制器0 讧i c r o c o n t r o l l e t u n i t ，m c u ) ，其典型代表是单片机；嵌 入式d s p 处理器( d i g i t a l s ig n a l pr o c e s s o r , ds n ；嵌入式微处理器( m i c r o p r o c e s s o r u n i t mp u ) 和嵌入式片上系统( s y s t e m o n c h i p ，so c ) 。嵌入式系统的软件主要有两大类： 实时系统和分时系统。其中实时系统又分为两类：硬实时系统和软实时系统。 2 2 w e b 技术简介 w e b 技术涉及的范围相当广，有服务器端动态w e b 技术，例如c g i 、i s a p i 、 a s p 、j s p 直至微软最新推出的a s e n e t ：有客户端脚本技术，例如j a v a s c r i p t ； 还有静态页面设计语言h t m l ( c s s ) 以及网络上最近开始流行的擅长于数据保存 和传输的可扩展标记语言x m l 等等。w e b 网络技术将使计算机控制技术和通信技 术发生革命性的变化，它提供了一种便捷、低成本获得远程机器系统内部数据的 方式，w e b 网络浏览器技术在没有增加系统成本的条件下，正在许多领域，发挥 作用，包括工业控制领域。 2 2 1 服务器端w e b 技术简介 ( 1 ) c g i c g i 是c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ( 通用网关接口) 的简称，是早期w e b 开 发最常用的传统w e b 服务器扩展方式。c g i 可以使你能够运行在不属于w e b 服务 器的应用程序。许多c g i 应用程序是用脚本语言编写的。由于这种语言的可移植 性，因此这些语言是扩展w e b 服务器性能的流行方法。经过c g i 具有灵活性和可 移植性，但是由于c g i 必须对每个c g i 请求重新启动一个新的进程，需要耗费大 量的时间和内存，当并发的请求数目很大时，使用c g i 效率较低。所以，c g i 对 大流量的w e b 站点不是最佳解决方案。在c g i 完成对该请求的服务后，将取消该 进程以及与它相关的任何信息。现在国内外的虚拟主机服务商，在n ts e r v e r 下 已经不提供支持p e r l 的服务。 ( 2 ) a s p a s p 是m i c r o s o f ta c t i v es e r v e rp a g e s 的简称，其实是一套微软开发的服务器 端脚本环境。a s p 内含于i i s3 0 和4 0 之中，通过a s p 我们可以结合h t m l 网页、 a s p 指令和a c t i v e x 组件建立动态、交互且高效的w e b 服务器应用程序。有了a s p 你就不必担心客户的浏览器是否能运行你所编写的代码，因为所有的程序都将在 第1 1 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 服务器端执行，包括所有嵌在普通h t m l 中的脚本程序。当程序执行完毕后，服 务器仅将执行的结果返回给客户浏览器，这样也就减轻了客户端浏览器的负担， 大大提高了交互的速度。 正如前文所述，a s p 本身并不是一种脚本语言，它只是提供了一种使镶嵌 在h t m l 页面中的脚本程序得以运行的环境。a s p 程序其实是以扩展名为a s p 的 纯文本形式存在于w 曲服务器上的，你可以用任何文本编辑器打开它。a s p 程序 中可以包含纯文本、h t m l 标记以及脚本命令。你只需将a s p 程序放在w e b 服务 器的虚拟目录下( 该目录必须要有可执行权限) ，就可以通过w w w 的方式访问a s p 程序了。脚本是由一系列的脚本命令所组成的，脚本命令由脚本语言编写雨成。 脚本语言是一种介乎于h t m l 和诸如j a v a 、v i s u a lb a s i c 、c + + 等编程语言之间的 一种特殊的语言，尽管它更接近后者，但它却不具有编程语言复杂、严谨的语法 和规则。如前所述a s p 所提供的脚本运行环境可支持多种脚本语言，譬如：j s c r i p t 、 r e x x 、p e r l 等等，这无疑给a s p 程序设计者提供了广泛的发挥余地。a s p 的出 现使得广大w e b 设计者不必再为客户浏览器是否支持而担心，实际上就算你在同 一个a s p 文件中使用不同的脚本语言，你都无须为此担忧，因为所有的一切都将在 服务器端进行，客户浏览器得到的只是一个程序执行的结果，而你也只需在a s p 中声明使用不同的脚本语言即可。 2 2 2 客户端w e b 技术简介 ( 1 ) h t m l 在8 0 年代早期，i b m 提出在各文档之间共享一些相似的属性，诸如字体大 小和版面。i b m 设计了一种文档系统，通过文档中辅加一种标签，从而可以标识 文档中的每种元素。这样文档的显示和打印可熊更少或更多地依赖特殊的硬件， 不过这样的系统需要不同的计算机系统提供专门的软件来显示和打印文档。i b m 把自己这种标识语言称作通用标记语言( g e n e r a i z e d m a r k u p l a n g u a g e ) ，即g m l 。但 i b m 没在g m l 上做太多工作，直到1 9 8 6 年国际标准化组织( 1 s 0 ) 认为i b m 提出 的概念很好，并发布了为生成标准化文档而定义的标记语言标准( i s 0 8 8 7 9 ) ，称为 新的语言s g m l ，即标准通用标记语言。 s g m l 定义了许多不同类型的文档，h t m l 即超文本标记语言 ( h y p e r t e x t m 缸k u p l a n g u a g e ) ，是定义了超文本文档的s g m l 的子集。h t m l 英语 意思是：h y p e r t e x tm a r k e dl a n g u a g e ，即超文本标记语言，是一种用来制作超文本文 档的简单标记语言。用h t m l 编写的超文本文档称为h t m l 文档，它能独立于各 种操作系统平台( 如u n i ) 【，w i n d o w s 等) 。自1 9 9 0 年以来h t m l 就一直被用 作w o d dw i d ew e b 的信息表示语言，用于描述h o m e p a g e 的格式设计和它与 第1 2 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 w w w 上其它h o m e p a g e 的连结信息。使用h t m l 语言描述的文件，需要通过 w w w 浏览器显示出效果。所谓超文本，因为它可以加入图片、声音、动画、影 视等内容，因为它可以从一个文件跳转到另一个文件，与世界各地主机的文件连 接。 ( 2 ) j a v a a p p l e t j a v a 可以编写两种类型的程序：一个是应用程序( a p p l i c a t i o n ) ，另一个是 小应用程序( a p p l e t ) 。应用程序是可以独立运行的程序，而小应用程序( a p p l e t ) 不能独立运行，而是要嵌入h t m l 文件，遵循一定的规则，它可以在支持它的浏 览器中运行。现如今j a v a 在动画、影像、音乐等应用领域运用广泛。所以本文主 要说明怎样把j a v a a p p l e t 加入到h t m l 文件中。j a v a a p p l e t 就是用j a v a 语言编写 的这样的一些小应用程序，它们可以直接嵌入到网页中，并能够产生特殊的效果。 包含a p p l e t 的网页被称为j a v a p o w e r e d 页，可以称其为j a v a 支持的网页。 当用 户访问这样的网页时， a p p l e t 被下载到用户的计算机上执行，但前提是用户使用 的是支持j a v a 的网络l 浏览器。由于a p p t e t 是在用户的计算机上执行的，因此它 的执行速度不受网络带宽或者m o d e m 存取速度的限制。用户可以更好地欣赏网页 上a p p l e t 产生的多媒体效果。 在j a v aa p p l e t 中，可以实现图形绘制，字体和颜 色控制，动画和声音的插入，人机交互及网络交流等功能。a p p l e t 还提供了名为 抽象窗口工具箱( a b s t r a c t w i n d o w t o o l k i t ，a w t ) 的窗口环境开发工具。a w t 利用用户计算机的g u i 元素，可以建立标准的图形用户界面，如窗口、按钮、滚 动条等等。目前，在网络上有非常多的a p p l e t 范例来生动地展现这些功能。 2 3 本章小结 本章主要介绍了工业以太网技术、嵌入式技术和w e b 技术。正是这些技术构 成了嵌入式w e b 技术的基本体系。工业以太网技术是嵌入式w e b 技术应用于工业 现场的应用平台。现有的工业以太网协议都把嵌入式w e b 作为其重要组成部分， 将其作为一种实时性要求稍低的服务整合工业现场架构中。而w e b 技术正是通过 嵌入式技术对其进行裁剪，使其满足现场仪表的需要，构建基于工业现场的嵌入 式w e b 服务器。嵌入式技术主要对服务器端的w 曲技术进行改造，抽取最重要的 部分，使之满足嵌入式系统的系统极为精简、高实时性面向特定应用等特点。 第1 3 页共7 7 页 浙江大学硕士毕业论文 嵌入式w e b 技术在无纸记录仪的应用 第三章无纸记录仪的嵌入式w e b 系统的设计 c s 又称c l i e n t s e r v e r 或客户服务器模式，如果按照这种方式设计仪表系统， 客户端需要安装专用的客户端软件。b s 是b r o w e r s e r v e r ( 浏览器朋艮务器) 的缩 写，客户机上只要安装一个浏览器( b r o w s e r ) ，如n e t s c a p en a v i g a t o r 或i n t e m e t e x p l o r e r ，浏览器通过w e bs e r v e r 同服务器进行数据交互。c s 的缺点主要是客户 端需要安装专用的客户端软件。b s 最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不 用安装任何专门的软件。 3 1f a t - s e r v e r 方式的w e b 服务器 嵌入式w e b 服务器有两种架构方式：一种是f a t - s e r v e r 方式( c g i 为代表) ； 一种是l e a n s e r v e r 方式( 例如j a v a a p p l e t ) 。e g i ( e m b e d d e dg a t e w a yi n t e r f a c e ) 方式是主站的c g i 模块接收客户的请求，动态生成各种超文