一种新型嵌入式Web传感器的设计与应用

󰀁Vo󰀁l󰀁,No󰀁3󰀁27

󰀁󰀁

西华大学学报(自然科学版)

󰀁iv󰀁ersity󰀁JournalofXihuaUn󰀂NaturalScience

󰀁󰀁

2008年5月

󰀁M󰀁ay.󰀁2008

文章编号:1673󰀂159X(2008)03󰀂0028󰀂03

一种新型嵌入式Web传感器的设计与应用

罗娅虹,李󰀁勇,郑󰀁萍

1

1

2

(1.成都航空职业技术学院建筑系,四川成都610021;2󰀁西华大学电气信息学院,四川成都610039)

摘󰀁要:结合Web传感器、嵌入式技术和ARM芯片的相关最新技术,提出了嵌入式Web传感器的整体构架。通过设计STIM模块中A/D转化电路,以及在󰀁Clinux操作系统下的嵌入式Web服务器,构建了一种新型嵌入式Web传感器,并介绍了嵌入式Web传感器在智能建筑上的应用。

关键词:嵌入式󰀁Clinux;WebServer;智能建筑󰀁󰀁中图分类号:TP216

󰀁󰀁文献标识码:A

0󰀁引言

随着科学技术的不断发展,传统的传感器在功能、性能上不能满足要求日益增高的现代技术,因此,人们将微处理器技术和智能技术等应用于传感器,使传感器具有非线形自动校正、自校零、自校准、

自补偿、自检验、抑制噪声等强大功能。加之人工智能、专家系统、神经网络等也加强了对传感技术的影响,增强了传感器的 智能化!功能。

嵌入式系统在工业控制和智能家电领域得到了广泛的应用,同时控制逻辑和功能也变得越来越复杂,现代嵌入式系统越来越倾向于使用完整的操作系统,这就使得嵌入式操作系统在嵌入式系统领域变得越来越重要。在嵌入式系统基础上开发嵌入式Web传感器进一步提高了传感器的智能化、网络化。这样,把传感器接入Interne,t以此来实现传感器的联网、远程控制和浏览。

本文结合Web传感器、嵌入式技术和ARM控制芯片的相关最新技术,构建了嵌入式Web传感器新架构和新设计的方案,阐述了基于开关量、ADC、温度传感器的测控程序与Web服务器应用程序的沟通机制;构建了基于B/S访问模式的Web服务器;通过在󰀁Clinux操作系统里建立BOA服务器,并应用CGI接口程序来完成了的动态页面程序的编制;通过开发的相关设备完成了系统的调试,实现了底层数据通过CAN总线、以太网与Internet的交互,并给出了相关的上位机界面和所设计的网页。

1󰀁嵌入式Web传感器的整体构架

嵌入式Web传感器的整体构架如图1所示。其中带操作系统的WebServer是该结构的关键,也是本文研究的重点。它包含了󰀁Clinux操作系统、两路A/D转换、温度传感器(芯片采用LM75)以及

CAN接口。客户端(IE浏览器)可以浏览和控制下层接入端口,比如两路A/D转换数据和温度传感器(芯片采用LM75)的数据浏览,以及LED和Beep的控制。

图1󰀁嵌入式Web传感器结构

根据上述嵌入式Web传感器结构设计的开发平台功能框图如图2所示,本文在硬件设计时,主要给出了NCAP模块和STIM模块的主要硬件电路。其中包括了存储器电路设计、以太网接口电路设计、CAN接口电路设计、A/D转化电路设计、温度传感器电路设计等。

󰀁󰀁收稿日期:2007󰀂12󰀂21

󰀁󰀁基金项目:四川省教育厅重点项目(No.0329172)

󰀁󰀁作者简介:罗娅虹(1966󰀂),女,四川隆昌人,讲师,主要研究方向为:智能建筑。

第3期罗娅虹等:一种新型嵌入式Web传感器的设计与应用

󰀁󰀁29󰀁

管理,参数的在线查看甚至配置等:对设备访问的安

全控制机制,包括SSL,用户口令等实现设备的故障智能报警。

在󰀁Clinux操作系统下,主要有三个WebServe:httpd、thttpd和Boa。Httpd是最简单的WebServer,它的功能最弱,不支持认证,不支持CGI,tht󰀂tpd和Boa都支持认证、CGI等,功能都比较全。为了实现动态Web技术,本课题选择实现一个支持CGI的、非常适合于嵌入式系统的BoaWebServer

图2󰀁开发平台功能框图

来作为嵌入式WEB传感器的服务器。

2󰀁STIM模块中A/D转化电路设计

LPC2292具有8路10位ADC转换器,其参考电压为3󰀁3V,参考电压的精度会影响ADC转化结果。本文提供了两路直流电压测量电路,如图3所

示,可调电阻W1、W2用于调整ADC的输出电压,可以在VIN1、VIN2测试当前电压值。R36、R37为I/O保护电阻,当ADC输入电压调整到3󰀁3V或0V时,而P0󰀁27或P0󰀁28作为GPIO输出0/1,这两个电阻保证电路不产生短路故障。

4󰀁嵌入式Web传感器在智能建筑上的应用

本文的嵌入式Web传感器的Web功能的实现及其在测控系统中的应用基于客户机/服务器模型,由Web浏览器和Web服务器构成,两者之间采用HTTP协议进行通信。因此传感器的上层协议应该采用HTTP协议。同时要实现浏览器与嵌入式WEB传感器交互,除了要解决上述TCP/IP通信协议接口外,在传感器中应提供一个EEPROM存储相应的网页文件。交互时,HTTP通过统一资源定位器URL(UniformResourceLocator)确定传感器应该为浏览器提供哪些资源。为了节省空间,通过一种灵活的Hush算法实现。EEPROM中的每一个文件都有一个不同的Hush值与之相对应,存取时很快可以计算出文件的地址。此外,它可以根据网页中嵌入的特殊标志实现动态网页。即显示实时采集的数据并进行控制操作。下面是存储在温度传感器中的一个简单的动态网页程序,其中的 @!字符用来在网页中插入温度的标志,网页文件存放在传感器的EEPROM里。当用户发出页面请求时,处理器上的程序在TCP打包时,把温度值嵌入到网页中的 @!字符处,再将网页文件添加相应的HTTP头,返回给请求的用户,这样用户将在浏览器上看到实际的温度显示值。