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基于Cortex-M3的嵌入式Web服务器设计

作　者: 蔡雄飞
导　师: 郭淑琴
学　校: 浙江工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: Web服务器 μC/OS-Ⅱ LWIP Cortex-M3 远程监控
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要

随着Internet的深入普及,将工业现场的各种嵌入式设备实现网络互联己经成为必然的发展趋势。本文分析了嵌入式Internet技术的发展现状,就当前微型嵌入式系统资源有限、工业现场需求旺盛的特点,对实现嵌入式Web服务器进行了研究。本着降低功耗与硬件系统成本、充分利用有限资源的原则,本文研究并实现了一种基于Cortex-M3+μC/OS-Ⅱ模型的嵌入式Web服务器。本文采用开源的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ作为操作系统内核,并利用开源的TCP/IP协议栈—-LwIP,在Keil MDK4.2环境下结合东芝MPM364F10FG硬件开发板TMPM360平台进行程序开发,而尚无基于该微控制器的嵌入式Web服务器开发先例。文中分析了基于Cortex-M3内核的微控制器在功耗、性能等方面与ARM系列微控制器的优势,并详细阐述了μC/OS-Ⅱ操作系统在基于Cortex-M3内核的微控制器上的移植方法,以及LwIP协议栈的移植方法。在深入分析了HTTP协议之后,实现了一个具有基本的静态网页显示功能的Web服务器。在完成基本设计后,通过网络协议分析软件Wireshark观察了从连接建立、发出HTTP请求到得到响应的整个过程,HTTP报文的传输情况,进一步确定了系统的稳定性。测试结果表明,本文开发的嵌入式Web服务器工作正常,能够正确地接收来自客户端的访问请求,并能够成功返回网页信息。基于Cortex-M3的嵌入式Web服务器的实现,为实现高效率、低功耗、低成本的便携式嵌入式远程监控设备提供了重要的技术支持。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 应用前景  11-12
  1.3 技术现状与趋势  12-13
  1.4 研究内容  13
  1.5 本文的组织结构  13-15
第2章嵌入式Web服务器总体设计方案  15-26
  2.1 系统需求  15-16
  2.2 设计方案  16-26
    2.2.1 方案分析  16-18
    2.2.2 嵌入式微控制器  18-20
    2.2.3 嵌入式操作系统  20-24
    2.2.4 网络协议栈  24-25
    2.2.5 总体方案  25-26
第3章系统的硬件设计  26-35
  3.1 硬件总体设计  26
  3.2 MCBTMPM360开发板  26-27
  3.3 东芝TMPM364F10FG微控制器  27-31
    3.3.1 操作模式与特权级别  27-28
    3.3.2 寄存器组  28-29
    3.3.3 中断与异常  29-31
    3.3.4 异常处理机制  31
  3.4 以太网控制器  31-35
    3.4.1 以太网控制器  31-32
    3.4.2 DM9000A网络控制器  32-35
第4章系统的软件体系  35-60
  4.1 软件总体设计  35
  4.2 RealView MDK开发环境  35-36
  4.3 μC/OS-Ⅱ实时操作系统  36-39
    4.3.1 任务管理  37
    4.3.2 任务调度  37-38
    4.3.3 内存管理  38
    4.3.4 时间管理  38-39
  4.4 μ/OS-Ⅱ在TMPM364F10FG的移植  39-47
    4.4.1 μC/OS-Ⅱ的软件体系结构  39-40
    4.4.2 μC/oS-Ⅱ的移植条件  40
    4.4.3 改写OS_CPU.H文件  40-42
    4.4.4 改写OS_CPU_C.H文件  42
    4.4.5 改写OS_CPU_A.S文件  42-45
    4.4.6 移植要点  45-46
    4.4.7 移植测试  46-47
  4.5 LwIP TCP/IP协议栈的裁剪和移植  47-60
    4.5.1 TCP/IP协议的进程模型  47-48
    4.5.2 LwIP的特点  48-49
    4.5.3 移植的准备工作  49-51
    4.5.4 操作系统封装层  51-56
    4.5.5 初始化设置与驱动程序模型  56-58
    4.5.6 移植测试  58-60
第5章嵌入式Web服务器的实现  60-71
  5.1 HTTP协议  60-62
    5.1.1 主要特点  60
    5.1.2 工作原理  60-62
  5.2 嵌入式Web服务器  62-64
    5.2.1 工作流程  62-63
    5.2.2 服务器的选择  63-64
  5.3 Boa Web服务器  64-71
    5.3.1 工作流程  64-66
    5.3.2 应用测试  66-71
第6章总结与展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读学位期间参加的科研项目和成果  76

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