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基于嵌入式Web服务器的粮库监控系统的设计张玉杰;贾继涛【摘要】介绍了一种基于嵌入式Web服务器的粮库远程监控系统,详细描述了系统的总体结构原理、硬件电路组成和软件设计.该系统不仅能够实时监测粮库中的温度和湿度,而且还能对其进行调节,改善了粮库温湿度监测中维护困难、实时性差的现状.实验表明,该系统不仅实时性高、组网方便、维护成本低,而且可以通过Internet进行数据传输与远程监控,大大方便了用户.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】4页(P182-185)【关键词】嵌入式Web服务器;温湿度监测;LPC2378;μC/OS-Ⅱ【作者】张玉杰;贾继涛【作者单位】陕西科技大学,电气与信息工程学院,西安,710021;陕西科技大学,电气与信息工程学院,西安,710021【正文语种】中文【中图分类】TP273+.50 引言温湿度是影响粮食仓储过程中品质好坏的主要因素。
目前，我国许多粮食仓储单位仍采用测温仪器与人工抄录相结合的传统方法，不仅效率低下，而且往往因为判断失误和管理不力导致局部或大范围粮食霉变的发生。
近年来，随着计算机技术的快速发展和测量技术的不断提高，在粮库温湿度测量方面出现了很多新型的测量系统。
但是从实际应用情况来看，这些系统尚存在系统结构复杂、成本昂贵、维护困难、实时性差等诸多问题，限制了温湿度测量系统的广泛推广[1]。
针对现状，本文提出了一种基于嵌入式Web服务器的粮库温湿度监控系统，利用32位处理器LPC2378内部资源丰富的特点，并结合成熟的串口通信技术和Internet通信技术，实现对粮库温湿度的实时在线监控和智能预警。
1 系统总体设计整个系统以LPC2378系统板为核心进行设计，多个温湿度采集模块通过RS485总线和系统板通信，用户管理中心和系统板的通信通过Internet实现，通信协议使用HTTP协议。
上位机用户界面使用Java Applet或Java Application编写，可以实现粮仓温湿度数据的实时显示，刷新频率不小于2次/min，可以满足粮仓温湿度实时监测的需要[9]。
基于Web Service的嵌入式温室物联网测控系统的开题报告一、选题背景随着智能化、网络化、数据化等技术的迅速发展，物联网技术逐渐得到了广泛应用。
温室作为一种人工控制环境的农业生产方式，对温度、湿度、光照等环境参数的监控和调节要求十分严格。
传统的温室监测系统通常采用有线连接和本地数据处理的方式，无法满足实时远程监控的需求。
因此，基于Web Service的嵌入式温室物联网测控系统应运而生。
该系统将嵌入式技术与Web Service技术结合，实现温室环境参数的远程监控和自动控制，对提高温室生产的效率和质量具有重要的意义。
二、研究内容和目标本研究的主要目标是基于Web Service的嵌入式温室物联网测控系统的设计与实现。
具体包括以下内容：1.设计和实现嵌入式温室测控节点，包括温度、湿度、光照传感器以及执行器等模块。
2.设计和实现嵌入式Web Service服务器，采用RESTful架构，实现用户远程访问系统功能。
3.基于嵌入式Web Service服务器，实现温室环境参数的实时数据采集、存储和远程监控。
4.设计和实现系统控制算法，基于采集的温室环境参数对温室进行自动控制，实现温度、湿度、光照等参数的自动调节。
5.进行系统测试和优化，验证系统的可靠性和性能。
三、研究方法和技术路线本研究采用嵌入式技术和Web Service技术相结合的方法，实现嵌入式温室物联网测控系统。
具体的技术路线如下：1.硬件设计：选择合适的嵌入式芯片和外设模块，设计和实现嵌入式温室测控节点。
包括温度、湿度、光照传感器以及执行器等模块。
2.软件设计：基于嵌入式Linux系统，设计和实现系统驱动程序、控制程序和数据采集程序等模块。
3.Web Service设计：采用RESTful架构，设计和实现嵌入式Web Service服务器，实现用户远程访问系统功能。
4.数据库设计：使用MySQL数据库，存储采集的温室环境参数，实现实时数据采集、存储和远程监控。
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重庆大学本科学生毕业设计（论文）基于嵌入式web服务器的远程温度监测系统设计与实现学生：李建硕学号：指导教师：石为人助理指导教师：李X X专业：自动化重庆大学自动化学院二O一二年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing University Design and Implement Remote Temperature Monitoring System Based on EmbeddedWeb ServerUndergraduate: Li JianshuoSupervisor: Prof. Shi WeiRenAssistant Supervisor : Lecturer Li XXMajor: AutomationCollege of AutomationChongqing UniversityJune 2012摘要随着Internet技术、嵌入式技术的飞速发展，Internet技术与嵌入式技术逐步结合在了一起，形成了嵌入式Web技术，给我们的日常生活带来了很多便利，我们可以在远方对工业、农业、危险地区等场所的环境信息进行监控和监测，并可以迅速、准确的获取环境信息，很好的解决了对远程设备进行监测和控制的问题。
嵌入式系统和Internet的结合是现在研究的主流，具有广阔的发展前景。
本论文基于现在的研究热点，学习arm作为Internet服务器的原理，并熟悉arm 底层驱动与网页的信息交互方式，通过对arm的前期学习工作，为以后的进一步科研打下基础。
本文设计了一种基于arm开发板的远程温度监控系统，利用成熟的arm系列芯片作为控制芯片，以及现在广泛使用的单线温度传感器DS18B20作为温度监测器件，以实时、准确的监测温度信息。
本文主要介绍了嵌入式操作系统的开发流程，以及现在流行的嵌入式芯片——arm系列和嵌入式系统——Linux，简述了arm-linux交叉编译的方法，讲解了arm 的设备管理方式与管道文件的使用方法，并介绍了Makefile的编写方法，阐述了CGI程序与管道文件的数据传输方式。
基于嵌入式Web的无线传感温室监控系统设计张伟民，王亚林（永城职业学院电子信息工程系，河南永城476600）摘要：针对当前温室大棚管控系统存在的诸多问题，使用在嵌入式领域已趋于成熟的无线传感器网络技术和Web技术，设计了无线传感智能温室监控系统。
该系统主要运用ZigBee无线传感器技术、嵌入式Web技术和嵌入式数据库技术，所使用的元器件功耗低且便宜耐用；可根据大棚情况灵活布置监测点；具有良好的人机界面；可方便地使用电脑或手机上网的形式进行现场和远程管理。
经过永城市农业局所属示范园的实践验证表明，系统效果良好，达到设计要求，为无线传感器网络和Web技术在温室管理领域应用做了有益探索。
关键词：温室；无线传感器；嵌入式Web；监控系统；SQLCE中图分类号：S625．5；TP271文献标识码：A文章编号：1003－188X（2013）08－0125－030引言随着现代农业的产业化发展，温室大棚实际演化为农产品的生产车间，相对于天然环境下的农作物生产，其效率大大提高，显著地增强了农业生产力。
传统的温室监控系统对温湿度、光照等要素的控制和信息的传递主要靠有线通信方式。
其缺点是布线复杂，维护困难，传感器节点不能随作物变更而灵活部署。
另外，受限于网络流量，人机交互只能是简单的数据符号。
针对传统温室环境管控系统的不足，将ZigBee 无线传感器网络技术和嵌入式Web技术相结合，设计了一种具备Web管理界面的无线传感监控系统。
其特点如下：一是低功耗且便宜耐用；二是可方便灵活布置监测点；三是具有Web式人机界面；四是可直接与PC或手机联网，方便地进行现场和远程管理。
1无线传感技术和嵌入式Web技术的发展无线传感器网络以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。
它由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，是通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
Zig-Bee是一种局域网协议，基于IEEE802．15．4标准，具有成本低、简单、距离近、节点自动组网、功耗小以收稿日期：2012－08－14基金项目：河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目（2009GGLS－182）；永城市科技攻关计划项目（YC10005）作者简介：张伟民（1976－），男，河南永城人，讲师，硕士，（E－mail）wmzhang111@163．com。
摘要:本设计构建并实现了基于ARM的嵌入式Web的远程粮仓温湿度监测系统，介绍了嵌入式Linux操作系统在ARM9芯片S3C2410中上的移植，包括嵌入式Web服务器的硬件结构、软件设计以及嵌入式Linux操作系统下Web服务器的实现方法。
关键词:嵌入式网络ARM S3C2410Linux远程监测0引言随着嵌入式技术的不断发展，人们越来越青睐开发以应用为中心的嵌入式系统。
更为重要的是，网络化已经成为嵌入式系统发展的一大趋势，人们可以通过Internet网络自动地、实时地、方便地获取需要的嵌入式系统信息。
本设计基于某一粮仓进行网络监测的需求实现嵌入式系统开发，要求通过局域网或Internet获取粮仓的温度、湿度及其他信息。
温度等信息的测量有相应的软件和硬件模块，有接口和网络功能实现连接。
考虑网络功能的嵌入式系统具有以下特点[1]：①监测设备一方面是网络服务器，另一方面具有转换信号、采样及TCP／IP通信等功能，并且该监测设备具有结构简单、安装方便、成本低、易实现的优点；②客户端无需任何额外程序，通过Web浏览器就能对设备进行监测；③采用TCP／IP网络协议标准，系统组网容易，传输数据量大、传输速率快。
根据要求，本文提出基于S3C2410和Linux嵌入式系统Web服务器的实现方案。
1系统结构设计1.1系统硬件设计通过专用的嵌入式网关连接或者专用的Web服务器实现嵌入式设备Web服务，本文借助嵌入式系统自身实现Web服务器的功能。
通过相应的处理，将前端传感设备采集的现场信号转换为网络信号，同时确保该网络信号符合TCP／IP协议，采用微处理器S3C2410与Linux进行结合，在一定程度上构建嵌入式Web服务系统。
通常情况下，核心控制器S3C2410、时钟、复位、电源电路模块、RS232接口电路、以太网接口电路、存储器模块，以及JTAG接口电路等共同组成硬件电路。
通过任一个局域网或Internet终端，用户就能对该监测数据进行访问，系统硬件结构如图1所示：图1监测系统结构图JTAG数据采集模块串口电路CS8900ARJ45S3C2410电源电路复位电路时钟电路存储电路客户端PCInternet/Intranet选用ARM9芯片S3C2410作为系统主控制器，该微处理器的特点是性价比高、功耗低。
基于μC/OS-II和嵌入式Web服务器技术的温度监测系统将μC/OS -Ⅱ实时操作系统引入嵌入式网络系统,既可以实现系统的实时性要求,又可以提高系统的可靠性。
嵌入式Web服务器及时地将采集到的信息发布到以太网上去,用户可以随时用IE浏览器进行远程访问来获得最新监测信息,实现有效的远程监控和信息集中处理。
系统硬件设计嵌入式web服务器的实现通常有两种设计方案：①嵌入式处理器+网络接口芯片；②选用带有以太网接口的嵌入式处理器。
在本设计中我们选用方案①,嵌入式处理器采用Philips xxxx微处理器,网络接口芯片采用以太网控制器xxxxAS。
xxxx微控制器是基于一个支持实时仿真和嵌入跟踪的32/16位xxxxI-S CPU,片内有16KSRAM和256KFLASH。
xxxx采用144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、PWM输出、最多可提供76个GPIO以及多达9个外部中断管脚,并采用3级流水线技术,极大的提高了指令执行效率,通过可编程的片内锁相环(PLL)可实现最大为60MHz的CPU操作频率,从而为需要快速传输数据的网络应用提供了可能。
网络接口芯片采用Realtek公司的NE2000兼容芯片xxxxAS,它内置了10BASE-T收发器,外接一个隔离低通滤波器,通过RJ- 45标准端口接入以太网。
系统硬件结构框图如图1所示,xxxxAS与xxxx通过外部总线进行连接,电路设计为16位总线方式对xxxxAS进行访问,即数据总线D0～D15与xxxxAS的SD0～SD15连接。
xxxxAS使用xxxx外部存储器控制的Bank3部分,而xxxxAS的I/O地址为0x00300～0x0031F,所以xxxxAS在SA8=1、SA5=0的时候选通,其数据地址为0xxxxx～0xxxxxF。
NET_RST为xxxx输出状态,xxxxAS中断信号为中断输入信号,且为外部中断,与xxxx的P0.7脚EINT2（外部中断2）相连。
科技资讯2017 NO.01SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术24科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION粮食的生产和储备是关系民生的重要内容。
将嵌入式技术应用于粮情监控系统,可以有效地提高国家相关部门对粮食的生产和储备情况的掌握,同时也提高了粮食管理的智能化程度[1]。
该研究设计的粮情监控系统就是将Web服务嵌入其中,从而更有效地提高粮食管理的智能化程度。
1 系统结构采集终端、集中器单元、接入互联网的PC机三部分构成了该文所说的智能化粮情监控系统,其系统结构框图如图1所示。
315MHz的无线通信是采集终端的核心部分,其主要功能是路由选择,自组网,将采集信息自动上传等。
系统采集部分主要完成粮食采集仓库中有关温度、湿度、病虫害、水分等数据信息的收集,管理人员可以根据采集上来的相关数据值控制粮仓的存储环境。
集中器单元连接终端采集设备和后台具有互联网功能的PC控制设备,采集终端传送过来的节点数据信息也能通过集中器单元存储到SQLite3数据库中。
无线传递是集中器单元与采集设备之间所采用的数据传递方式。
远距离监控是由集中器单元设备与负责粮仓数据查看和发送控制数据到粮仓终端节点，通过互联网通信完成。
处理器S3C2440作为集中器单元设备中的主要部件,同时包含Linux操作系统、嵌入式Web服务器、嵌入式Sqlite3数据库软件。
远端PC后台的监控功能主要依靠嵌入式Web服务器软件完成,高效存储数据采集信息通过嵌入式Sqlite3数据库完成[2]。
管理人员通过具有互联网功能的PC机登录到移植有嵌入式Web功能的集中器单元,并在系统的控制页面中输入集中器单元的IP地址，即可实现对智能化粮情监控系统终端设备的控制操作。
2 系统硬件设计集中器单元硬件和采集终端硬件构成该文所讲的智能化粮情监控系统的硬件设计部分。
2.1 集中器单元硬件设计控制采集终端模块、Web的各项功能、将采集数据存储至数据库等功能主要通过集中器单元的开发模块实现[3]。
第28卷第4期2009年12月武 汉 工 业 学 院 学 报Journal of W uhan Polytechnic University Vol 128No 14Dec 12009 收稿日期:2009203212.作者简介:郑松峰(19832),男,硕士研究生,E 2mail:zhengs ongfeng518@.基金项目:中国储备粮管理总公司科研资助项目(ZCL200400312CC ).文章编号:100924881(2009)0420074205DO I :10.3969/j .issn .100924881.2009.04.019基于嵌入式W EB 服务器的粮仓无线测温系统研究郑松峰,毛 哲(武汉工业学院电气信息工程系,湖北武汉430023)摘 要:介绍了粮仓无线测温系统的整体结构各部分的工作过程,设计了以LPC2468为核心的嵌入式W EB 服务器,现场实际应用情况表明该系统能稳定地实现温度的检测与传输,有效地提高了粮库的管理效率。
关键词:嵌入式W EB 服务器;粮仓;温度测量;无线中图分类号:TP 274.5;TP 274.4 文献标识码:ARe sea rch on grana ry w ire l e ss tempe ra ture te sti ng system ba sed onem bedded W EB se rve rZHEN G S ong 2feng ,MAO Zhe(Depart m ent of Electrical and I nf or mati on Engineering,W uhan Polytechnic University,W uhan 430023,China )Ab s trac t:The architecture of granary wireless te mperature testing syste m and it πs working p r ocedures are intr oduced .The e mbedded W E B server based on LPC2468is designed .On 2line app licati on de monstrates that this syste m can test the granary te mperature and trans m it the datu m steadily,Therefore the syste m can effectively i m p r ove the manage ment efficiency of granary .Key wo rd s:e mbedded W E B server;granary;te mperature testing;wireless 近年来,随着计算机技术的发展和测量技术的提高,在粮库测温方面出现了很多新型的测温系统。
但是根据实际的使用情况来看,这些系统尚存在系统结构复杂,成本高昂,维护困难等问题,使测温系统不能广泛推广[1]。
嵌入式系统和网络技术的融合使得越来越多的嵌入式设备集成了接入I nternet 的功能,将嵌入式系统与I nternet 结合对系统进行监控、管理已成为嵌入式系统的重点研究领域。
嵌入式技术不仅为开发者提供了大量的工具和函数库,而且减少了传统的客户端,减少了二次开发的工作量;W E B 技术的发展、通信协议的公开、HT ML 语言的标准统一性,使得只要在嵌入式设备中有一个微型服务器,通过用任意一种W EB 浏览器,用户就可以测控现场数据和设备。
已有嵌入式W EB 服务器的成功开发案例主要集中于通信领域中的路由器、交换机、网络视频监控等产品,这类产品的共同特征是测控数据点较少,而粮库测温领域中需要处理的是大批量的采集测控点,这方面的报导甚为少见。
因此,本文提出一种基于嵌入式W E B 服务器的粮仓测温无线传输系统。
4期郑松峰,毛哲:基于嵌入式W E B 服务器的粮仓无线测温系统研究1 系统的整体设计本系统硬件由主控机,测控分机,测温分机和传感器等组成,如图1所示。
图1 系统的整体设计1.1 主控机主控机部分采用NXP 公司的32位ARM7T DM I 2S 内核的LPC2468微控制器,具有512K B 片上高速F LASH 存储器,可以使CP U 以高达72MHz 的系统时钟速度来按顺序执行F LASH 存储器的指令,包括一个10/100bp s 以太网媒体访问控制器(MAC )、4个UART 、一个US B 控制器、96K B RAM 以及一个外部存储控制器(E MC )等外设。
这里利用LPC2468微控制器的以太网模块搭建嵌入式W EB 服务器,并接入到粮库的局域网中,整个粮库中任何一台计算机都可以通过访问主控机的I P 地址或域名,登陆到测温系统,可以进行实时温度测量或历史数据的查询。
主控机的UART 连接无线数据收发模块SR W F 2508,通过无线网络控制远端的测控分机获得测温数据。
LPC2468集成了S D /MMC 存储卡控制器,因此主控机扩展了一个S D 卡插槽,测量后的温度数据都保存在S D 存储卡上,既可以通过网络查询,也可以将S D 存储卡取下拷贝保存。
1.2 测控分机测控分机部分采用NXP 公司的32位ARM7T DM I 2S 内核的LPC2103微控制器,极小型的LQFP48封装,带有32K B F LASH 和8K B 的SRAM ,集成2路UART 、2个12C 总线和可变数据长度的SP I 和SSP 。
测控分机作为主控机和测温分机的桥接,一路UART 连接无线数据收发模块,接收来自主控机的无线测温命令,待温度数据收到后再送回给主控机;一路UART 转换成485总线与粮仓内的测温分机通讯,获取该仓库内的温度数据。
1.3 测温分机测温分机采用的是NXP 公司的LPC932A 单片机,安置在粮库内部。
LPC932A 的UART 转换为485总线接口,与仓外的测控分机并联在一起;使用单片机的六个I/O 端口作为与测温传感器相接。
1.4 测温传感器测温传感器采用数字式温度传感器DS18B20,DS18B20内部集成了测量、转换电路及温度数据存储器,无需任何外部元件即可直接与单片机相连。
由于每一个DS18B20有一个唯一的序列编号,因此可以将多个DS18B20挂接在单片机的同一条I/O 总线上,实现了检测的多点化、数字化。
2 软件设计一个W E B 服务器也称为HTTP 服务器,通过HTTP 协议与客户端通信。
HTTP 是一种在端口80上使用面向连接的TCP /I P 传输层来传递W EB 服务器与客户端(浏览器)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[2]。
W EB 服务器监听用户端的服务请求,根据用户请求的类型提供响应的服务,用户端使用浏览器和W E B 服务器进行通信。
用户请求有两种:GET 请求和P OST 请求。
W EB 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。
CGI (通用网关接口)定义了W E B 服务器与CGI 脚本之间的接口标准。
其主要功能是在W E B环境下,从客户端传送一些信息给W E B 服务器,W E B 服务器把接收到的有关信息放入环境变量,然后再去启动所指定的CGI 脚本以完成特定的工作,CGI 脚本从环境变量中获取相关信息来运行,最后以HT ML 格式输出相应的执行结果返回给浏览器。
由于用户能传递不同的参数给CGI 脚本,因此CGI 技术使得浏览器和服务器之间具有交互性。
CGI 在整个数据传输的过程中,要从W EB 服务器传递有关数据给CGI 脚本,因此W E B 服务器先将从浏览器接收到的有关数据转换为各种环境变量,然后CGI 脚本就可以从这些环境变量中读取所需的重要内容。
也就是说环境变量是W E B 服务器和CGI 脚本进行数据传递的途径。
CGI 输入方式是使用HT ML 表单向W EB 服务器发送信息,基本语法如下:57武 汉 工 业 学 院 学 报2009年<F OR M METH I O D =GET/P OST ACTI O N =URL ></F OR M >其中,METHOD 属性指定将数据传送到W E B 服务器的方法,输入方法有两种:(1)GET 方法:使用GET 方法时,表单数据会附加所指向CGI 脚本的URL 后一起发送给W E B 服务器,服务器将收到的表单数据赋予环境变量QUERY 2STR I N G 。
(2)P OST 方法:通过使用标准输入(ST D I N )将表单数据传递给W eb 服务器,W E B 服务器启动指定的脚本,并将用户提供的数据传入该脚本。
ACTI O N 属性定义要对表单数据进行处理的CGI 脚本的URL 。
CGI 输出方式是将执行结果送给标准输出(ST DOUT )进行输出,执行结果必须是浏览器能够显示的HT ML 标准格式[4]。
2.1 主控机软件设计利用主控机LPC2468芯片的以太网模块,构建嵌入式W E B 服务器。
本W E B 服务器包括了HTTP 协议和CGI 服务,两者被集成在一起封装在主控机中。
其中HTTP 负责响应用户的查询请求,通过应用程序接口得到实时的数据信息,而CGI 将其输出结果经HTTP 服务器传输到W E B 浏览器。
主控机软件的工作流程如图2所示。
图2 主控机的工作流程主控机软件程序在Keil 公司的Real V ie w MDK 集成开发环境下建立,Keil R MDK 的实时操作系统RTX (Real Ti m e eXecutive )集成了一个完整的可以在ARM 为核心的微控制器中使用的TCP /I P 协议栈,简称为RL 2T CPnet 。
这个协议栈的中心任务是减少内存的使用和代码的体积,这使它非常适合于小型的客户端或者资源有限的系统,比如嵌入式系统。
它的程序是标准C 语言结构和由AR M Real V ie w 编译器编译得到,在创建应用程序时,用户必须把RL 2T CPnet 库的头文件包含在自己的程序中。
RL 2T CPnet 模块处理CGI 网关的主要函数为cgi_p r ocess_var (),cgi_p r ocess_data ()和cgi_func ()。
cgi_p r ocess_var ()处理来自HT ML 表单使用MET HOD =GET 的请求,在本系统中主要负责W E B服务器I P 地址信息的处理。
void cgi_p r ocess_var (U83qs ){ U83var; int s[4]; var =(U83)all oc_me m (40); do { /3循环读取所有的参数3/ qs =htt p_get_var (qs,var,40); if (var[0]!=0){ if (str_scomp (var,"i p =")==__TRUE ){ /3本服务器的I P 3/ sscanf ((const S83)&var [3],"%d .%d .%d .%d",&s[0],&s[1],&s[2],&s[3]); Loc M.I pAdr[0]=s[0]; Loc M.I pAdr[1]=s[1]; Loc M.I pAdr[2]=s[2]; Loc M.I pAdr[3]=s[3]; } else if (str_scomp (var,"m sk =")==__T RUE ){ /3网络掩码参数3/ ……………. } ………… } }while (qs ); free_me m ((OS_FRAME 3)var );}cgi_p r ocess_data ()向来自HT ML 表单使用MET HOD =P OST 的请求返回数据,主要完成查询历史温度数据、保存测温结果和实时测温等任务。
