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(chǎng)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(huì)帶來(lái)許多不便，并且有時(shí)在無(wú)人管理的情況下會(huì)造成電能的超級(jí)浪費(fèi)甚至?xí)?lái)危險(xiǎn)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(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

遠(yuǎn)程電源開(kāi)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(kāi)關(guān)接入以太網(wǎng)，需通過(guò)以太網(wǎng)接口模塊將其接入以太網(wǎng)。為了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)單片機(jī)弱電控制用電器強(qiáng)電。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

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

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(jì)兩個(gè)應(yīng)用程序：（1）使用HTTP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，用于計(jì)算機(jī)與電源開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程通信控制。（2）調(diào)用Ping命令，測(cè)試計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程電源開(kāi)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)接入以太網(wǎng)，還需要以太網(wǎng)控制器的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，主要完成以太網(wǎng)控制器的的初始化和讀寫(xiě)程序。

2.2 嵌入式WEB服務(wù)器的設(shè)計(jì)

一個(gè) WEB服務(wù)器也稱(chēng)為HTTP服務(wù)器，它通過(guò) HTTP協(xié)議與客戶(hù)端通信。這個(gè)客戶(hù)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(hù)端）通過(guò)Internet發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的協(xié)議。它是一個(gè)請(qǐng)求、響應(yīng)協(xié)議——客戶(hù)端發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求。HTTP運(yùn)用可靠的TCP連接，通常用的TCP 80端口。

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

嵌入式WEB服務(wù)器的設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

圖3 嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)流程

3 結(jié)束語(yǔ)

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

［1］索明何.基于Internet的嵌入式遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技信息,2010（35）.

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