嵌入式Web服务器在智能家居系统中的应用 .pdfVIP

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嵌入式Web服务器在智能家居系统中的应

用

作者：张彬彬

来源：《电脑知识与技术》2017年第11期

摘要：智能家居的控制系统是一种结合了计算机通信技术，自动控制技术对与生活相关的

家居设备进行实时的监控的系统。该文提出了一种智能家居控制系统的设计方案，用户可以通

过浏览器IP地址访问的形式访问基于STM32f4微控制器和μC/OS-II操作系统搭建的嵌入式

Web服务器，获取家居设备的实时运行状态，并对智能家居设备实时控制。此方案可以实现对

智能家居设备的远程监控，有效节省用户的时间成本。

关键词：智能家居μC/OS-II实时操作系

；STM32；Web服务器

背景1

近些年来，智能终端设备的发展越来越快，人们在享受智能家居带来的便捷的同时，远程

控制家居设备的状态也成为人们提高生活效率的追求。由于人们对于手机，电脑等智能控制设

备性能的高要求，在客户端安装应用的方式显然会增加客户端的负担。因此，在服务器端编写

好控制程序，当用户需要的时候直接加载好运行程序，不需要的时候也不会影响用户的设备性

能，是一种解决此问题的好方案。

在智能家居控制系统中搭建好嵌入式web服务器，只要能连入Internet网，用户就可以通

过浏览器访问IP地址的形式对智能家居设备的运行状态进行实时的监控，不仅可以节省用户

智能设备的负担，而且了解智能家居实时状态，可以远程控制智能家居设备的运行，节省生活

时间成本，提高生活效率。

系统2总体结构设计

嵌入式2.1Web服务器简介

嵌入式Web服务器就是在嵌入式设备中实现的小型Web服务器，对硬件的要求相对较

低，可以通过Inter-net网络为用户提供服务。

总体框架2.2设计

智能家居的控制系统是智能家居控制网络的核心，是于互联网通信的关键部位。该系统可

以提供外部的物理接口与智能家居设备相连接，并提供智能家居设备与控制设备的网络通信。

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系统的总体框图如图1所示，该系统由嵌入式Web服务器、智能家居设备、用户智能设

备上的浏览器三个部分组成。用户通过浏览器IP地址访问的形式对嵌入式Web服务器进行访

问，嵌入式Web服务器把采集到的设备状态返还给用户，用户可以根据实际需要进行实时操

作。

嵌入式3Web服务器的设计

嵌入式Web服务器是智能家居系统的核心控制组件，是与外部网络通信的桥梁。本文提

到的嵌入式Web是基于STM32和μC/OS-II操作系统开发的，该系统的整体结构图如图2所

示：

3.1μC/OS-H操作系统的移植

嵌入式实时操作系统的移植是嵌入式Web服务器开发的第一步，移植一个操作系统能使

嵌入式Web服务器的开发更简便，更有效的利用硬件的存储空间。μC/OS-II操作系统是一款

开源的，小巧的，可移植的实时操作系统，可进行多任务。在进行μC/OS-II操作系统的移植

时，需要对μC/OS-II操作系统进行适当的修改。μC/OS-II操作系统的移植结构如图3所示：

从图中可知μC/OS-II移植结构的可知各部分的关系，μC/OS-II系统移植到硬件上的文件

包括os_cpu.h、os_cup_c.c和os_cpu_a.asm这几个文件。移植文件需要大改动的就是头文件的

修改，还有向量表中的PendSV_Handler和SysTick_Handler的改动。

3.2TCP/IP协议栈的移植

TCP/IP协议是电子设备与Internet网络连接以及进行数据传输的标准，本文采用的是

LwIP协议栈。LwlP是一款开源的TCP/IP协议栈，它的运行条件非常低，只需要10kb左右的

RAM和40k左右的ROM，在嵌入式设备中使用不会占用太多的资源。LwlP考虑到移植的问

题，把需要配置的文件放在了1wipl.4.1＼arch文件目录下，在移植的时候需要对相关的设置进

行修改。Lwip1.4.1＼src＼api文件中有操作系统调用应用层的API函数。Lwipl.4.1＼src＼core

是1wip协议栈对于通信协议的实现。Lwip1.4.1ksrc＼in