基于嵌入式WEB服务器的远程电源开关设计

2015-01-02索明何宋刚永

科技视界 2015年1期

关键词：电源开关以太网嵌入式

索明何宋刚永

（淮安信息职业技术学院，江苏淮安 223003）

0 引言

在许多用电场所包括工业用电及生活用电，电源的通与断都需要人工操作，这会带来许多不便，并且有时在无人管理的情况下会造成电能的超级浪费甚至会带来危险因素。在此提出一种解决方案——基于嵌入式WEB服务器的远程电源开关设计。

1 系统硬件设计方案

远程电源开关的总体结构框架如图1所示。由微控制器、以太网接口模块和控制模块三大部分组成。

图1 系统硬件结构

其中，为使电源控制开关接入以太网，需通过以太网接口模块将其接入以太网。为了简化电路设计，亦可选择内部集成以太网控制器的微控制器；控制模块可选继电器或可控硅等器件，实现单片机弱电控制用电器强电。

2 系统软件设计方案

系统软件设计的核心是嵌入式TCP/IP协议的设计。

2.1 嵌入式TCP/IP协议构架

图2 嵌入式TCP/IP协议框架

如图2所示，在应用层，主要设计两个应用程序：（1）使用HTTP协议，实现嵌入式WEB服务器，用于计算机与电源开关的远程通信控制。（2）调用Ping命令，测试计算机与远程电源开关之间的连通性。

在传输层，主要使用TCP协议。应用层的HTTP协议封装成TCP协议的格式。

在网络层，使用IP协议和ICMP协议。其中，传输层的TCP协议和UDP协议以及本层的ICMP协议都要封装成IP协议格式进行传输。

在网络层及以上各层，使用的是32位的IP地址，而数据链路层使用的是48位的MAC地址，因此使用了ARP协议。

要实现远程开关接入以太网，还需要以太网控制器的驱动程序设计，主要完成以太网控制器的的初始化和读写程序。

2.2 嵌入式WEB服务器的设计

一个 WEB服务器也称为HTTP服务器，它通过 HTTP协议与客户端通信。这个客户端通常指的是WEB浏览器。HTTP是一种让WEB服务器与浏览器（客户端）通过Internet发送与接收数据的协议。它是一个请求、响应协议——客户端发出一个请求，服务器响应这个请求。HTTP运用可靠的TCP连接，通常用的TCP 80端口。

从功能上来讲，WEB服务器监听用户端的服务请求，根据用户请求的类型提供相应的服务，用户端使用WEB浏览器和WEB服务器进行通信。用户请求有两种：GET请求和POST请求。WEB服务器在接收到用户端的请求后，处理用户请求并返回需要的数据。在HTTP中，客户端总是通过建立一个连接与发送一个 HTTP请求来发起一个事务。服务器不能主动去与客户端联系，也不能给客户端发出一个回叫连接。客户端与服务器端都可以提前中断一个连接。

嵌入式WEB服务器的设计流程如图3所示。