基于SOPC 的嵌入式Web 服務器設計與實現(xiàn)

在本設計中uC/OS-II主要完成任務的管理與調度，在網(wǎng)絡協(xié)議棧初始化后，使用標準套接字API創(chuàng)建新任務訪問網(wǎng)絡協(xié)議棧。在本設計中使用函數(shù)sys_thread_new()創(chuàng)建DHCP超時任務dhcp_timeout_task()來動態(tài)分配IP地址，創(chuàng)建HTTP任務http_task()管理HTTP連接并調用相關的子程序來為HTTP請求服務。這里使用的sys_thread_new()位于LwIP的操作系統(tǒng)封裝層，實際上是調用uC/OS-II的OSTaskCteate()函數(shù)。通過創(chuàng)建消息郵箱、信號量實現(xiàn)任務與任務之間、任務與中斷服務程序之間的同步與互斥，以保證它們協(xié)調運行。

5.2、LwIP網(wǎng)絡協(xié)議棧的實現(xiàn)

LwIP(輕量級網(wǎng)絡協(xié)議)是TCP/IP協(xié)議棧的一個實現(xiàn)。LwIP是一種專門針對嵌入式系統(tǒng)應用而設計的網(wǎng)絡通信協(xié)議，由于LwIP實現(xiàn)的關鍵在于削減代碼大小和內存消耗，但可以完成傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議的大部分功能，通常只需要大約40K的ROM和數(shù)十K的RAM即可運行。在保持協(xié)議分層體系結構的前提下，通過采用“零拷貝”技術提高實時性。

Nios II支持LwIP使用如下的3個基本任務[2]。這些任務在程序創(chuàng)建時添加后連續(xù)運行：首先，被協(xié)議棧使用的主任務。這個任務用來接收包，任務模塊的主函數(shù)用于等待消息郵箱。當一個新的包到來時，產生一個中斷請求，中斷服務程序清除IRQ并且向消息郵箱發(fā)送一個消息。其次，新的消息激活接收任務。這一設計可以使中斷服務程序盡可能快的執(zhí)行，從而減少系統(tǒng)延時的影響。最后，實時器任務在于周期性地調用各種任務所需的時間。上述這些任務將在初始化成功后自動運行。系統(tǒng)初始化后，進入主程序部分。主程序包括兩大部分：對接收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包和對欲發(fā)送的數(shù)據(jù)進行封裝并發(fā)送。圖4為Web服務器軟件框圖。

圖4 軟件框架圖

6、結語

經測試，本設計可以正常工作，達到了預期的效果。基于SOPC的嵌入式Web服務器，其功能可根據(jù)需要定制，非常靈活。該Web服務器不僅可以廣泛應用于工業(yè)控制領域，實現(xiàn)小型工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡化，具有良好的應用前景。

作者創(chuàng)新點：本文介紹了基于軟核處理器的Web服務器實現(xiàn)方法，使設計變得靈活，嵌入式操作系統(tǒng)的引入，滿足了設計對實時性的要求。