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基于嵌入式WEB服务器的数据采集系统的设计

2020-12-13阅读(280)

基于嵌入式WEB服务器的数据采集系统的设计

论文摘要

嵌入式WEB服务器技术是嵌入式计算机技术和Internet技术相结合的产物。嵌入式系统连接到Internet后使远程测量、远程控制、远程诊断和远程维护等变得非常容易,用户可以通过浏览器对远程设备进行监控与管理。构建嵌入式系统网络平台是目前的重点研究方向之一。本文构建了基于STM32系列ARM的嵌入式网络硬件平台,同时解决了μC/OS-Ⅱ和TCP/IP协议栈在该平台上的移植问题,并构建了相应的嵌入式网络软件平台。硬件方面,采用基于Cortex-M3内核的STM32F107RC芯片作为嵌入式WEB服务器的核心处理器,该处理器片内集成了10/100Mbps Ethernet MAC核,具有高速直接内存访问功能（DMA）和4KB SRAM,符合IEEE1588标准。可以方便的构建高性能的、小型化的嵌入式网络硬件平台。软件方面,采用开源的实时操作系统μC/OS-Ⅱ作为整个系统的软件平台,同时移植了面向嵌入式系统开发的开源TCP/IP协议栈LWIP,进行嵌入式WEB服务器设计,实现了嵌入式WEB服务器的两个关键技术：超文本传输协议（HTTP）和通用网关接口（CGI）。最后使用该嵌入式WEB服务器,对远程测试设备进行了数据采集和处理,通过嵌入式WEB服务器发布到因特网上。并通过IE浏览器对本文设计的嵌入式WEB服务器进行访问,获得了采集的模拟量数据,同时可以控制远程设备的运行状态。本系统运行可靠、性能稳定,实现了现有工业设备的低成本网络化改造。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的背景及意义
  • 1.2 嵌入式系统概述
  • 1.2.1 嵌入式系统与嵌入式处理器
  • 1.2.2 嵌入式系统的组成
  • 1.3 嵌入式操作系统
  • 1.3.1 嵌入式系统的特点
  • 1.3.2 嵌入式实时操作系统
  • 1.3.3 嵌入式WEB服务器
  • 1.4 论文主要完成的工作
  • 第2章 嵌入式WEB服务器开发平台的构建
  • 2.1 嵌入式WEB服务器硬件平台的构建
  • 2.1.1 基于STM32F107RC的硬件开发板
  • 2.1.2 Cotex-M3内核的STM32F107RC处理器简介
  • 2.1.3 以太网PHY控制器DP83848
  • 2.1.4 各部分硬件电路图
  • 2.2 STM32F107实现网络通信
  • 2.2.1 以太网功能接口SMⅠ MⅡ和RMⅡ
  • 2.2.2 站管理接口（SMⅠ）
  • 2.2.3 介质无关接口（MⅡ）
  • 2.2.4 精简MⅡ-RMⅡ
  • 2.2.5 MⅡ/RMⅡ选择
  • 2.2.6 MⅡ/RMⅡ外部时钟方案
  • 2.2.7 以太网功能实现
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植
  • CPU.H）'>3.1 内核头文件（OSCPU.H）
  • 3.1.1 定义与处理器无关的数据类型
  • 3.1.2 临界代码段
  • 3.1.3 任务级任务切换
  • 3.1.4 其他函数声明
  • CPUA.ASM）'>3.2 与处理器相关的汇编代码（OSCPUA.ASM）
  • CPU SRSave（））'>3.2.1 关中断函数（OSCPU SRSave（））
  • CPUSRRestore（））'>3.2.2 恢复中断函数（OSCPUSRRestore（））
  • 3.2.3 启动最高优先级任务运行（OSStartHighRdy（））
  • 3.2.4 任务级和中断级任务切换
  • CPUC.C）和任务栈结构'>3.3 与CPU相关的C函数（OSCPUC.C）和任务栈结构
  • 3.4 μC/OS-Ⅱ移植测试
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 轻量级TCP/IP协议栈LWIP在μC/OS-Ⅱ上的移植
  • 4.1 TCP/IP通讯协议
  • 4.2 LWIP协议详解
  • 4.2.1 LWIP源码分析—综述及设备驱动层
  • 4.2.2 LWIP源码分析2—ARP
  • 4.2.3 LWIP源码分析3—IP层
  • 4.2.4 LWIP源码分析4—UDP层
  • 4.2.5 LWIP源码分析5—TCP层
  • 4.3 LWIP与各层之间的关系
  • 4.3.1 LWIP与应用程序
  • 4.3.2 LWIP与底层网络
  • 4.3.3 LWIP的初始化
  • 4.3.4 抽象层网络设备的初始化
  • 4.3.5 以太网控制器的初始化
  • 4.3.6 数据接收与发送线程
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 嵌入式WEB服务器的设计与实现
  • 5.1 嵌入式WEB服务器设计思想
  • 5.2 嵌入式WEB服务器的实现
  • 5.2.1 HTTP协议处理流程
  • 5.2.2 使用LWIP建立嵌入式WEB服务器
  • 5.3 嵌入式WEB服务器数据采集系统的实现
  • 5.3.1 系统组成
  • 5.3.2 系统测试
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 个人简历

    • 相关论文文献

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