引言
随着信息技术的发展,以PC为代表的计算机网络技术发展到一个更高阶段,以嵌入式智能设备为核心的后PC时代已经来临。ARM处理器以其性能高、成本低和功耗低的特点,广泛应用于嵌入式控制、消费,教育类多媒体、DSP和移动式应用等领域。随着生活质量的提高,人们对家庭智能化的需求越来越高。智能化正体现在人们生活的各个方面。其中家居的智能化正成为人们生活中追求的热点,而这里提出的基于嵌入式Web服务器的智能家居系统正好满足这一需求。
2 硬件设计
智能家居系统设计需求是PC机遵循802.3和HPPTD等网络协议,通过网络访问主控制器的Web服务器,登录主控制器,通过电力线构成的家庭小型局域网络或串口,发送指令给从控制器进而控制家电,同时利用监控家电的传感器将家电状态返回至PC,如图1所示。该系统设计要求主控制器功耗低,占用空间小,可进行可视化操作。
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2.1 控制器选择
DSP数学信号处理器具有强大数据处理能力和高运行速度,但在音频、USB、SD卡等接口功能扩展较弱。而单片机系列的ARM920T具有5级指令流水线.处理速度为1.1 MHz,内置MMU(Memory Management Unit)、独立的16 KB数据Cache、16 KB指令Cache和高速AMBA(Advanced Microcon-troller Bus Architecture)总线接口等功能。DSP和一般8位单片机相比,它具有更全面的通用功能,具有60个中断控制器,支持实时时钟(RTC)、LCD控制器接口、串口接口、网卡接口等功能,还具有16/32位RISC体系结构和ARM指令集。因此该系统采用ARM公司的ARM920T作为主控制器。
从控制器选用MSP430单片机,与89S51单片机相比,它具有RISC(精简指令集),功耗低,支持16位内部总线,引入Flash型存储器和JTAG技术,编程开发非常方便。这里主要讲述主控制系统。
3.1 内核创建及裁剪
Windows CE是一个开放的、可裁减的、32位的实时嵌入式窗口操作系统。因此要实现Web Server功能必须对内核裁剪。除了实现基本的WINCE 5.0功能外,还需要在定制内核时在Platform内添加DM9000网卡驱动,串口驱动,USB驱动,MFC,SDK(标准工具集)、HTFPD和SOAP协议等系统必备驱动和协议。Windows CE上Web Server的通信协议是HTTP协议,HTTP的消息机制是基于请求一应答模式。
HTTP协议工作原理:数据包经过网络传送到DM9000AEP的以太网控制器后,经系统内部控制器的TCP/IP堆栈对数据包进行解析,然后对其打包或解包,但这些数据包还必须经Web服务器处理。
3.2 Web服务器设计
HTTPD服务器的工作流程如图5所示。系统采用HTTPD多线程并发服务器结构的设计思想,其工作特点是为每个客户机请求分配一个线程,即服务器在同时处理多人请求。由每个线程处理客户机的请求。在请求处理完毕后,子线程退出。服务器接收子线程的退出信号为其他的客户机请求分配资源。
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