基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊的HTTP數(shù)據(jù)采集方案

本文提出了一種在單片機系統(tǒng)中實施基于ＨＴＴＰ協(xié)議的數(shù)據(jù)采集的方案，利用嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊實現(xiàn)串口到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，使用采集板將數(shù)據(jù)封裝成ＨＴＴＰ包．

該方案靈活方便，實現(xiàn)簡單；采用分布式結(jié)構(gòu)，采集效率高，可適用于大量數(shù)據(jù)的采集，而且可以方便擴展為基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的遠程數(shù)據(jù)采集．

１　前言

隨著工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展，由于傳輸速度、傳輸可靠性及可擴展性等綜合性能方面的優(yōu)越性，越來越多的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都是基于以太網(wǎng)接口，并且越來越多的儀器儀表設(shè)備也提供了以太網(wǎng)接口．但是很多企業(yè)都有早期投入的設(shè)備儀表，一般使用串口進行數(shù)據(jù)通信，因此需要一種簡單、高效、易于擴充的集成方案，實現(xiàn)對原有設(shè)備儀表的數(shù)據(jù)采集，并且可以方便的集成到現(xiàn)有的以太網(wǎng)工業(yè)控制系統(tǒng)中．本文提出一種數(shù)據(jù)采集方案，除了滿足前面要求外，由于其采用ＨＴＴＰ協(xié)議，可以方便擴展為基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的遠程數(shù)據(jù)采集．ＨＴＴＰ協(xié)議可以利用嵌入式系統(tǒng)（ＷｉｎＣＥ、Ｌｉｎｕｘ等）基于其自帶的ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧實現(xiàn)或者直接使用嵌入式Ｗｅｂ服務(wù)器［１～４］，在計算機系統(tǒng)中也可以利用高級語言直接使用Ｗｅｂ客戶端使用ＨＴＴＰ協(xié)議或者利用Ｗｉｎｓｏｃｋ網(wǎng)絡(luò)編程，實現(xiàn)基于ＨＴＴＰ的數(shù)據(jù)交互，但都會增加系統(tǒng)的開發(fā)成本，本文提出一種基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊在單片機系統(tǒng)中實現(xiàn)簡單ＨＴＴＰ協(xié)議的方法，并基于此方法構(gòu)建數(shù)據(jù)采集方案．

２　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ＨＴＴＰ協(xié)議是一種基于ＴＣＰ實現(xiàn)的應(yīng)用層協(xié)議，它是因特網(wǎng)可靠的交換數(shù)據(jù)的重要基礎(chǔ)．如果要實現(xiàn)ＨＴＴＰ協(xié)議　，必須以ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧為基礎(chǔ)，利用嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊即可方便的實現(xiàn)ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧的功能．圖１為一個利用嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊實現(xiàn)的基于ＨＴＴＰ協(xié)議的數(shù)據(jù)采集方案．

圖１　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖１中，最關(guān)鍵部分是采集板和網(wǎng)絡(luò)模塊．當今儀器儀表最常用的通訊接口是４８５串行接口，采集板和儀表設(shè)備一般通過４８５總線連接，采集板利用單片機開發(fā)，實現(xiàn)下位機和設(shè)備儀表的通信，采用主從方式采集所需要的數(shù)據(jù)，再通過４８５總線發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊收到采集板數(shù)據(jù)發(fā)出的串行數(shù)據(jù)，利用內(nèi)嵌的ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)模塊通過網(wǎng)線、交換機和采集服務(wù)器連接．采集板是實現(xiàn)ＨＴＴＰ應(yīng)用層協(xié)議的地方，只要采集板發(fā)出的數(shù)據(jù)符合ＨＴＴＰ協(xié)議，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)模塊轉(zhuǎn)化后成為合法的ＨＴＴＰ請求，則Ｗｅｂ服務(wù)器可使用任何的服務(wù)器端動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)（ＣＧＩ、ＡＳＰ、ＪＳＰ、ＰＨＰ、ＡＳＰ．Ｎｅｔ等）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和保存．

３　系統(tǒng)實現(xiàn)

３．１　采集板

采集板和儀表進行主從通訊采集數(shù)據(jù)以外，最主要的任務(wù)就是把采集的數(shù)據(jù)封裝為ＨＴＴＰ協(xié)議的數(shù)據(jù)包，也就是要在單片機中實現(xiàn)簡化的ＨＴＴＰ協(xié)議，能夠完成基本的數(shù)據(jù)交互功能即可．在國際標準中，有兩個ＨＴＴＰ協(xié)議的標準文檔：ＲＦＣ１９４５和ＲＦＣ２６１６［５］．這兩個文檔分別描述了ＨＴＴＰ／１．０和ＨＴＴＰ／１．１的實現(xiàn)標準．這兩個版本的ＨＴＴＰ協(xié)議最大區(qū)別在于前者不支持保持連接，規(guī)定每次的ＨＴＴＰ請求和響應(yīng)后都要關(guān)閉ＴＣＰ連接，而后者支持持久連接，這意味著可以打開一次ＴＣＰ連接進行多次請求／響應(yīng)，大大提高了性能．為了提高性能，本文中將實現(xiàn)基本的ＨＴＴＰ１．１協(xié)議．經(jīng)過分析研究，找出了一種比較簡單且有效的實現(xiàn)．下面通過　一個具體例子說明實現(xiàn)的ＨＴＴＰ協(xié)議包格式．

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通過工具截獲的數(shù)據(jù)以１６進制顯示如下：

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００００００９０：３８�。常础。常病。常啊。常啊。常啊。常啊。矗场。常浮。常础。常病。常啊。常啊。常啊。常啊。矗场。福矗玻埃埃埃埃茫福矗玻埃埃埃埃�

００００００Ａ０：３８　３４�。常病。常啊。常啊。常啊。常啊。矗场。常浮。常础。常病。常啊。常啊。常啊。常啊。矗常福矗玻埃埃埃埃茫福矗玻埃埃埃埃�

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