動態(tài)Web服務器設計

引言
　　遠程信息監(jiān)測系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡遠程收集目標信息并監(jiān)控目標對象運行狀態(tài)的嵌入式系統(tǒng)。遠程信息監(jiān)測系統(tǒng)中嵌入式Web服務器的使用，可以使用戶通過瀏覽器訪問遠端的嵌入式設備，這樣能夠大大提高系統(tǒng)的易用性和可維護性。目前，在遠程監(jiān)測系統(tǒng)中普遍采用的實時數(shù)據(jù)采集方法是在網(wǎng)頁上嵌入Applet或ActiveX控件，但是這種方法不僅會威脅到客戶端的安全，還增加了服務器的負擔，從而限制了Web服務器的實現(xiàn)和應用。為了滿足資源有限的嵌入式系統(tǒng)的需要，本文采用微型TCP／IP協(xié)議棧uIP，在協(xié)議棧之上設計實現(xiàn)了基于CGI的動態(tài)Web服務器，并將AJAX技術應用到客戶端與服務器的實時數(shù)據(jù)交互中。AJAX技術的實現(xiàn)是將JavaScript程序內(nèi)嵌在網(wǎng)頁中，不需要在瀏覽器上另外安裝插件，降低了系統(tǒng)成本和Web服務器實現(xiàn)的難度。
　　1 uIP協(xié)議棧分析
　　uIP是專為8／16位嵌入式微處理器設計的輕量級TCP／IP協(xié)議棧。uIP本身的源代碼和占用的內(nèi)存資源都非常少，其源代碼只有幾KB，RAM僅占幾百字節(jié)。uIP采用BSD授權，遵循RFC標準，完全由C語言編寫，具有良好的可移植性，可免費用于非商業(yè)和商業(yè)用途。uIP協(xié)議棧有多個版本，本設計采用的是uIP 1．0。
　　為了減少對系統(tǒng)資源的要求，uIP的內(nèi)部實現(xiàn)主要采用以下設計措施：
　?、俨恢С謩討B(tài)內(nèi)存分配機制，使用單一的全局緩沖區(qū)uip_buf收發(fā)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)；
　　②著重實現(xiàn)了與完整TCP／IP通信所必需的ARP（地址解析協(xié)議）、IP（網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議）、TCP（傳輸控制協(xié)議），而UDP（用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議）、ICM P（網(wǎng)絡控制報文協(xié)議）只作為可選模塊；
　　③各層協(xié)議緊密耦合，應用協(xié)議也參與了部分協(xié)議棧功能的實現(xiàn)。
　　uIP的體系結構如圖1所示。由圖1可以看出，uIP協(xié)議棧處于網(wǎng)絡通信的中間層，用戶需要為uIP提供底層網(wǎng)卡驅(qū)動程序和定時器驅(qū)動程序。
　　
　　而uIP為底層系統(tǒng)提供了4個接口函數(shù)：uip_init（）完成協(xié)議棧的初始化；uip_input（）用于處理從以太網(wǎng)接收到的IP數(shù)據(jù)包；uip_perio dic（）用于協(xié)議內(nèi)核周期性地對各TCP連接的輪詢；uip_udp_periodic（）則用于UDP服務下對各UDP連接的輪詢。其中，uip_input（）和uip_per iodic（）在協(xié)議的內(nèi)部采用同一個函數(shù)void uip_process（u8_t flag）實現(xiàn)，區(qū)別在于調(diào)用的參數(shù)不同。uIP主程序清晰地展示了各接口函數(shù)的調(diào)用方法，其主程序流程圖如圖2所示。
　　
　　uIP的各處理程序會調(diào)用UIP_APPCALL（）進行應用程序處理，用戶需要將UIP_APPCALL宏定義為實際的應用函數(shù)名，應用程序就可以掛接到uIP中，而uip_flags是協(xié)議棧提供給應用層查詢的狀態(tài)變量。