基于嵌入式操作系统与Internet网络实现智能终端控制系统的设计.pdfVIP

基于嵌入式操作系统与Internet网络实现智

能终端控制系统的设计

嵌入式设备与Internet结合将代表着嵌入式技术的真正未来。文中嵌入式网络智能控

制系统将嵌入式操作系统与Internet网络相结合。

首先给出了基于Web服务器的嵌入式网络智能控制系统的体系结构；然后，设计了软件

系统，并给出了嵌入式网络智能控制终端与Web服务器之间信息交换的报文格式，提出了调

度服务器的参数计算方法和负载调度算法；最后，给出实验结果和结论。

1、引言

随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用以及EOS（EmbeddedOperating

System）的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。以基

于Internet为标志的嵌入式系统，正处在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立

于Internet之外，但随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、工业控制技术

等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。

本文所研究的嵌入式网络智能终端控制系统，以微处理系统直接与以太网连接的方式，

将嵌入式操作系统和Internet网络有机地结合起来。以下将从嵌入式网络智能控制系统的

体系结构、软件系统两部分进行阐述。

2、嵌入式网络智能控制系统的体系结构

嵌入式网络智能控制系统的应用环境与网络拓扑结构如图1所示。图1所示的拓扑结构

由嵌入式网络智能终端、调度服务器、Web服务器组、Internet主机组成。嵌入式网络智能

终端采用uCLinux操作系统［1］，该终端直接与以太网相连，将数据传送到Internet广域

网的Web服务器。调度服务器在该系统中起负载调度的作用，不至于Web服务器中的某个服

务器负载过重。Web服务器组收集嵌入式网络智能终端系统的数据，应答广域网主机的访

问。广域网中的主机可以随机访问Web服务器获取嵌入式网络智能终端的数据，有特定权限

的主机并可以直接访问嵌入式网络智能终端。

嵌入式网络智能终端由微处理器、外部接口、网络信息处理、电平转换、扩展存储器等

几部分组成，嵌入式网络智能终端的硬件结构如图2所示。

3、软件系统

3.1嵌入式网络智能终端软件体系结构

根据图1所示的环境本文选用uClinux操作系统作为软件系统开发平台，图3显示了软

件系统的整体构架。软件系统分为两个部分：受控对象软件部分与嵌入式网络智能终端软件

部分。

受控对象软件部分涉及传感器如何收集受控对象的信号，如何驱动受控对象和外设，怎

样将信号传送到嵌入式网络智能控制终端。

嵌入式网络智能终端软件部分涉及到内核的修改、操作系统的移植、文件处理、图形用

户接口的设计、任务的处理、如何添加应用程序到uClinux中以及嵌入式网络智能控制终端

与Web服务器之间信息的交换。

3.2嵌入式网络智能控制终端与Web服务器之间信息的交换

Web服务器是远程设备导出信息的重要手段，它可以通过公共网关接口（CGI）的表单

允许修改设备参数，从而进行远程监控［2］。Web服务器已经成为远程管理，特别是那些

没有传统用户界面（如本文设计的嵌入式智能终端）的设备标准。Web浏览器可以与远程设

备进行通信，并展示相应的数据。在图1所示的拓扑环境中Web服务器、客户机和嵌入式网

络智能终端使用超文本协议［3］（HTTP）和网路编程来实现信息的交换和远程管理。

HTTP是一种基于ASCII的协议。HTTP在TCP/IP协议上面使用标准同步请求/应答模

式、客户机/服务器结构［4］。当客户机向HTTP服务器提出请求时，需要发送一个HTTP请

求报文，该报文的格式如图4所示。

图4显示HTTP请求报文由请求行、可选报头、可选报文报体字段组成。请求行建立后

来活动的舞台。可选报头指出客户机请求的协议，以及服务器在应答之前要了解的客户机的

信息。

HTTP请求报文包含很少的一些信息，但通过这些信息可以通知服务器它的“能力和偏

好”。同样HTTP应答也采用类似的结构，在这里就不再阐述。

3.3网络数据的提交

实现嵌入式网络智能终端应用程序网络数据提交（图3软件层中的应用程序）时，嵌入

式网络智能终端与广域网Web