Web網絡傳感器的遠程數據采集系統設計
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摘要： 在智能傳感器的基礎上結合了CGI和JavaApplet技術，在μC／OS-II操作系統下將μIP協議嵌入到傳感器的ROM中...
Abstract：
Key words :
關鍵字：Web網絡傳感器；遠程數據采集；Java Applet；CGI
引言
隨著網絡技術和嵌入式技術的發展，將嵌入式系統與Internet相結合對系統進行數據、圖像監控和管理，成為重要研究方向之一。嵌入式Web網絡傳感器技術是傳感器、嵌入式、分布式信息處理和Internet等相關技術交叉結合的技術，它是在智能傳感器的基礎上把TCP／IP協議作為一種嵌入式應用，嵌入現成智能服務器的ROM中，利用傳感器內建的Web服務器，用戶可以通過瀏覽器采集遠程監控對象的信息。
1 Web網絡傳感器數據采集系統工作原理
用戶通過瀏覽器訪問Web服務器上的數據，將遠程采集到的數據實時顯示到Internet網頁上。用戶需要實時看到數據的變化，而HTML網頁通常只能是靜態的數據，為此在Web服務器上應用動態網頁技術是必要的。動態網頁的實現技術有CGI和HTML腳本嵌入技術(如ASr、PHP、JSP等)，由于網絡傳感器嵌入式系統采用的是單片機來實現，其資源有限，為此采用CGI技術來實現動態網頁。
1．1 CGI原理
CGI(Common Gateway Interface，公共網關接口)提供給Web服務器一個外部程序的通道，實現處理器與瀏覽器之間的通信。CGI是一種接口規范，可以處理客戶端(一般是瀏覽器)輸入的數據，完成瀏覽器和服務器之間的交互操作。CGI是運行在Web服務器上的程序，由瀏覽器的輸入觸發，是服務器和系統中其他程序的橋梁。CGI程序屬于一個外部程序，是運行在服務器端的一個可執行文件。
CGI程序的工作原理示意圖如圖1所示。
隨著網絡技術和嵌入式技術的發展，將嵌入式系統與Internet相結合對系統進行數據、圖像監控和管理，成為重要研究方向之一。嵌入式Web網絡傳感器技術是傳感器、嵌入式、分布式信息處理和Internet等相關技術交叉結合的技術，它是在智能傳感器的基礎上把TCP／IP協議作為一種嵌入式應用，嵌入現成智能服務器的ROM中，利用傳感器內建的Web服務器，用戶可以通過瀏覽器采集遠程監控對象的信息。
1 Web網絡傳感器數據采集系統工作原理
用戶通過瀏覽器訪問Web服務器上的數據，將遠程采集到的數據實時顯示到Internet網頁上。用戶需要實時看到數據的變化，而HTML網頁通常只能是靜態的數據，為此在Web服務器上應用動態網頁技術是必要的。動態網頁的實現技術有CGI和HTML腳本嵌入技術(如ASr、PHP、JSP等)，由于網絡傳感器嵌入式系統采用的是單片機來實現，其資源有限，為此采用CGI技術來實現動態網頁。
1．1 CGI原理
CGI(Common Gateway Interface，公共網關接口)提供給Web服務器一個外部程序的通道，實現處理器與瀏覽器之間的通信。CGI是一種接口規范，可以處理客戶端(一般是瀏覽器)輸入的數據，完成瀏覽器和服務器之間的交互操作。CGI是運行在Web服務器上的程序，由瀏覽器的輸入觸發，是服務器和系統中其他程序的橋梁。CGI程序屬于一個外部程序，是運行在服務器端的一個可執行文件。
CGI程序的工作原理示意圖如圖1所示。
客戶端的Web瀏覽器瀏覽到某個主頁后，利用一定的方式提交數據，并通過HTTP協議向Web服務器發出請求。服務器端的HTTP Daemon(守護進程)將描述的主頁信息通過標準輸入(STDIN)和環境變量(environment variable)傳遞給主頁指定的CGI程序，并啟動此應用程序進行處理(包括對數據庫的處理)。處理結果通過標準輸出(STDOUT)返回給HTTP Daemon，再通過HTTP協議返回給客戶端的瀏覽器，由瀏覽器負責解釋執行，將最終的結果顯示給用戶。
1．2 基于CGI的數據采集流程
CGI的數據采集流程如圖2所示。當用CGI實現遠程傳感器溫度數據采集時，CGI程序可以通過直接訪問硬件或調用驅動程序的方式獲得數據。當數據采集完畢后，CGI程序將數據組織成HTTP流并發送到Web服務器上，由Web服務器負責送到客戶端。
2 實時數據采集技術
2．1 連續數據采集的實現方法
由于HTTP是基于請求／響應模式的，客戶端和服務端進行一次交互時，開始于客戶提出的一個請求，并在服務器給出響應后結束。而一次交互只能得到一組數據，那么如何實現連續的數據采集呢? 一般有兩種方法：即客戶端牽引和建立TCP連接。
客戶端牽引就是在網頁中插入定時刷新功能，它的數量級為s，可以使用戶看到數據的變化，但不能滿足強實時性的要求，而且其中會漏掉一些中間的數據。
建立TCP連接就是通過在網頁中嵌入ActiveX控件或Java Applet小程序來增強客戶機的功能。其中，ActiveX控件只能在windows環境下運行，而Java Applet通用性強，可以實現跨平臺操作。所以本系統采用Java Applet來進行遠程數據的實時采集。
2．2 Java Applet
Applet是用Java編寫的，含有可視化內容的，并被嵌入Web頁面中用來產生特殊頁面效果的小程序，經常被用于增加網頁多媒體效果，并使網頁產生互動功能。
當用戶訪問帶有Java Applet的網頁時，Applet被下載到用戶計算機上執行，但前提是用戶使用的是支持Java的網絡瀏覽器。由于Applet是在用戶計算機上執行的，因此它的執行速度是不受網絡寬帶或者MODEM存取速度的限制，用戶可以更好地查看網頁上Applet產生的多媒體效果。
Applet必須將HTML的
2．1 連續數據采集的實現方法
由于HTTP是基于請求／響應模式的，客戶端和服務端進行一次交互時，開始于客戶提出的一個請求，并在服務器給出響應后結束。而一次交互只能得到一組數據，那么如何實現連續的數據采集呢? 一般有兩種方法：即客戶端牽引和建立TCP連接。
客戶端牽引就是在網頁中插入定時刷新功能，它的數量級為s，可以使用戶看到數據的變化，但不能滿足強實時性的要求，而且其中會漏掉一些中間的數據。
建立TCP連接就是通過在網頁中嵌入ActiveX控件或Java Applet小程序來增強客戶機的功能。其中，ActiveX控件只能在windows環境下運行，而Java Applet通用性強，可以實現跨平臺操作。所以本系統采用Java Applet來進行遠程數據的實時采集。
2．2 Java Applet
Applet是用Java編寫的，含有可視化內容的，并被嵌入Web頁面中用來產生特殊頁面效果的小程序，經常被用于增加網頁多媒體效果，并使網頁產生互動功能。
當用戶訪問帶有Java Applet的網頁時，Applet被下載到用戶計算機上執行，但前提是用戶使用的是支持Java的網絡瀏覽器。由于Applet是在用戶計算機上執行的，因此它的執行速度是不受網絡寬帶或者MODEM存取速度的限制，用戶可以更好地查看網頁上Applet產生的多媒體效果。
Applet必須將HTML的
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