索明何 宋剛永

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

0 引言

在許多用電場所包括工業(yè)用電及生活用電，電源的通與斷都需要人工操作，這會帶來許多不便，并且有時在無人管理的情況下會造成電能的超級浪費甚至?xí)砦ｋU因素。在此提出一種解決方案——基于嵌入式WEB服務(wù)器的遠(yuǎn)程電源開關(guān)設(shè)計。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

遠(yuǎn)程電源開關(guān)的總體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。由微控制器、以太網(wǎng)接口模塊和控制模塊三大部分組成。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

其中，為使電源控制開關(guān)接入以太網(wǎng)，需通過以太網(wǎng)接口模塊將其接入以太網(wǎng)。為了簡化電路設(shè)計，亦可選擇內(nèi)部集成以太網(wǎng)控制器的微控制器；控制模塊可選繼電器或可控硅等器件，實現(xiàn)單片機(jī)弱電控制用電器強電。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

系統(tǒng)軟件設(shè)計的核心是嵌入式TCP/IP協(xié)議的設(shè)計。

2.1 嵌入式TCP/IP協(xié)議構(gòu)架

圖2 嵌入式TCP/IP協(xié)議框架

如圖2所示，在應(yīng)用層，主要設(shè)計兩個應(yīng)用程序：（1）使用HTTP協(xié)議，實現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，用于計算機(jī)與電源開關(guān)的遠(yuǎn)程通信控制。（2）調(diào)用Ping命令，測試計算機(jī)與遠(yuǎn)程電源開關(guān)之間的連通性。

在傳輸層，主要使用TCP協(xié)議。應(yīng)用層的HTTP協(xié)議封裝成TCP協(xié)議的格式。

在網(wǎng)絡(luò)層，使用IP協(xié)議和ICMP協(xié)議。其中，傳輸層的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議以及本層的ICMP協(xié)議都要封裝成IP協(xié)議格式進(jìn)行傳輸。

在網(wǎng)絡(luò)層及以上各層，使用的是32位的IP地址，而數(shù)據(jù)鏈路層使用的是48位的MAC地址，因此使用了ARP協(xié)議。

要實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)接入以太網(wǎng)，還需要以太網(wǎng)控制器的驅(qū)動程序設(shè)計，主要完成以太網(wǎng)控制器的的初始化和讀寫程序。

2.2 嵌入式WEB服務(wù)器的設(shè)計

一個 WEB服務(wù)器也稱為HTTP服務(wù)器，它通過 HTTP協(xié)議與客戶端通信。這個客戶端通常指的是WEB瀏覽器。HTTP是一種讓W(xué)EB服務(wù)器與瀏覽器（客戶端）通過Internet發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的協(xié)議。它是一個請求、響應(yīng)協(xié)議——客戶端發(fā)出一個請求，服務(wù)器響應(yīng)這個請求。HTTP運用可靠的TCP連接，通常用的TCP 80端口。

從功能上來講，WEB服務(wù)器監(jiān)聽用戶端的服務(wù)請求，根據(jù)用戶請求的類型提供相應(yīng)的服務(wù)，用戶端使用WEB瀏覽器和WEB服務(wù)器進(jìn)行通信。用戶請求有兩種：GET請求和POST請求。WEB服務(wù)器在接收到用戶端的請求后，處理用戶請求并返回需要的數(shù)據(jù)。在HTTP中，客戶端總是通過建立一個連接與發(fā)送一個 HTTP請求來發(fā)起一個事務(wù)。服務(wù)器不能主動去與客戶端聯(lián)系，也不能給客戶端發(fā)出一個回叫連接。客戶端與服務(wù)器端都可以提前中斷一個連接。

嵌入式WEB服務(wù)器的設(shè)計流程如圖3所示。

圖3 嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計流程

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)設(shè)計方案，遵循了節(jié)約能源的原則且自身造價低，因此具有廣闊的應(yīng)用前景及巨大的市場潛力，可廣泛應(yīng)用于智能小區(qū)、學(xué)校、公司等多種場合，并易于推廣，有極好的實際意義及較高的社會價值。

［1］索明何.基于Internet的嵌入式遠(yuǎn)程控制開關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技信息,2010（35）.

［2］怯肇乾.嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2010.