摘要：介绍了一种嵌入式WEB服务器的设计与实现，实现了以太网与CAN总线网络的直接互连，使用户可以使用PC机通过Internet进行远程访问和控制Web服务器，从而能够将工业现场测控层监测设备得到的数据方便快捷地送到异地的管理监控层。 关键词：WEB服务器 以太网 CAN总线在企业自动化的工业现场，下层车间的监测设备之间都是采用现场总线相互连接，而企业的管理层和生产监控层都是连于以太网的PC，甚至是位于异地的连于互连网上的PC。为了使工业现场的现场总线上的设备和管理监控层之间的PC能够通信，同时改善故障检测和设备维护的远程访问能力，笔者在CAN总线网与以太网的互连系统中设计了一个嵌入式WEB服务器。1 嵌入式WEB服务器硬件设计通常嵌入式系统硬件包括微控制器、存储器及外设器件和I／O端口等，其核心是嵌入式微控制器。为适应上网需求，嵌入式微控制器不仅要具有传统的控制功能，还要具有与因特网连接的功能。而Ubicom公司的SX52芯片能比较容易实现TCP／IP协议，选择它作为微控制器。关于传输媒质，采用最常用的连接模式即通过以太网连接Internet，利用网络接口控制器RTL8019AS实现数据链路层协议。RTL8019AS采用台湾Realtek公司生产的RTL8019AS芯片。嵌入式WEB服务器硬件结构框图如图1所示。嵌入式WEB服务器用SX52微控制器作为处理器，以太网驱动芯片RTL8019AS经耦合隔离滤波器HR61101G和RJ45接口接入以太网，配有RS232和CAN总线两个扩展接口，可以将具有RS232接口的设备或采用CAN总线协议通信的设备连到以太网上。RS232接口采用MAX232CPE芯片，CAN总线控制器采用Philips公司的SJAl000芯片，CAN收发器采用Philips公司的PCA82C250。
图1
数据的流向为：请求和控制信息从局域网中来，通过nJ45送到RTL8019AS，RTL8019AS负责将以太网帧的首部和尾部信息剥离，将处理后的数据包送入SX52的TCP／IP协议栈，由协议栈对数据包进行解析，得到原始的请求和控制信息。请求和控制信息再经过SJAl000进行CAN协议格式的数据封装，再与现场的CAN总线设备进行通信。请求和控制的回复信息到局域网的过程正好相反。在嵌入式WEB服务器的硬件设计中，在确保通信功能顺利实现的同时，充分利用了SX52芯片I／O口灵活配置的特点，最大程度地节约了微控制器SX52的硬件资源。图2为WEB服务器主要芯片连接电路简图，结合本图详细分析系统硬件设计。1．1 RTL8019AS驱动程序实现RTLS019AS是台湾Realtek公司制造的一种高集成度的全双工10Mbps以太网控制芯片，实现了基于Ethernet协议的MAC层的全部功能，内置16KB的SRAM、双DMA通道和FIFO完成数据包的接收和发送功能。在网关设计中，使用跳线模式(JP置为高)来硬配置RTLS019AS为8位模式；使用了RTL8019的低五位地址线A0～A4以及低8位数据线D0～D7。为满足RTL8019AS的ISA时序，RTL8019AS高端地址A5～A19须设置为0X300。SX52的B口的B0～B4脚作为地址线连接RTL8019AS的低5位地址线，B5～B7作为控制线分别连接读写时序控制脚IORB、IOWB、IOCHRDY；C口作为数据线连接RTLS019AS的低8位数据线；A口保留，用作日后扩展。设计中采用AT24C64这样一个8KB的EEPROM来保存WEB服务器的配置信息，如网关IP地址、MAC地址和SJAl000的ID网络标示符、网络掩码AMR和总线定时(BTR0、BTR1)等。这样就能够灵活方便地修改网关参数，适应不同环境，同时也考虑到以后的扩展。
图2
要实现嵌入式WEB服务器接入以太网，就要对RTL8019AS进行编程，完成以太网帧的数据收发，相当于实现PC机中网卡的驱动程序功能。首先要对RTL8019AS进行复位，并将其设置为跳线模式；然后对RTL8019AS的工作参数进行设置，以使其开始工作；接下来读写RTL8019AS的RAM以完成数据包的接收和发送。程序流程如图3所示。1．2 TCP／IP协议栈的实现并不是所有的协议在嵌入式WEB服务器中都要实现，应根据项目要求有选择地加以实现。以太网数据的传输采用MAC地址来识别，而ARP协议提供IP地址和数据链路层使用的MAC地址之间的转换功能，为了保证系统在以太网的通信，首先要实现ARP协议；由于嵌入式WEB服务器要能在Internet上通信，在网络层一定要实现IP协议，还要实现能报告数据传送差错等情况的ICMP协议；在应用层，主要实现远端主机通过浏览器的访问控制方式，所以要实现HTTP协议。而HTTP协议是基于TCP协议实现传输的，加上TCP协议是面向可靠的数据流的传输，基于应用的需要和对可靠性的要求，在传输层采用TCP协议，并对TCP协议进行简化处理，主要针对HTTP协议开发TCP协议。