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基于Cortex-M3的嵌入式WEB服务器监控系统的设计与实现

作　者: 林笑君
导　师: 梁凤梅
学　校: 太原理工大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: Cortex-M3 嵌入式WEB服务器 LWIP协议栈 HTTP协议监控系统
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着芯片的集成度大幅提高,嵌入式芯片技术被广泛用于农业、工业、商业、军事等各个领域。并且随着Internet网络技术的普及,各种嵌入式产品接入网络,共享网络资源,进行远程测量控制,使信息快速地从特定的嵌入式产品传递到网络的另一端变得越来越重要。因此嵌入式WEB技术应运而生,它是一种将嵌入式技术和Internet网络相结合的技术,用户可以通过浏览器对远程设备进行监控,搭建嵌入式WEB平台是监控领域的重点研究方向之一在实现嵌入式WEB服务器的过程中也存在很多问题。一是在一些工业控制组网设备中,常使用CAN、RS232、RS485等总线来进行设备间的通信,这种方法的通信距离很短,不能适应产品的升级换代,而且也没有使设备并入日益普及的Internet网络中；二是一些连入Internet的嵌入式设备使用ARM11、ARM9和DSP芯片,大幅增加了设备成本,而且经过移植裁剪的操作系统往往是定制的,程序运行庞大,占用内存多,系统稳定性不高,功能不易拓展。因此本文基于以上几点,采用ARM处理器Cortex-M3作为嵌入式处理器,实现将嵌入式设备连入Internet互联网。本文综合考虑了嵌入式WEB服务器的发展现状,以及Cortex-M3处理器低成本、低功耗、处理速度快、性能优越、结构简单、开发周期短、适用于无线设备和嵌入式场合等特点,构建了基于STM32系列ARM微控制器Cortex-M3的嵌入式WEB网络硬件平台,并在微控制器中运行LWIP协议栈,设计相应的应用层程序,解决了无操作系统情况下网络通信问题。首先,对于系统的数据采集模块,分析了摄像头的数据输出形式,并用STM32微控制器配置摄像头输出YUV类型数据。其次,对于系统的自动聚焦模块,在微控制器端使用DMA功能进行数据的接收储存,使用聚焦评价函数对储存的一帧YUV图像进行清晰度判别,并通过极点算法控制电机调整镜头位置,进行图像的自动聚焦得到清晰图像。最后,对于系统的输出模块,用STM32配置摄像头输出RGB类型数据,并将接收的数据储存在HTTP协议的数据块中,等待传输,当有终端进行连接时,STM32通过LWIP协议栈的应用层协议HTTP将数据传送给终端监视器,实现监控功能。最后在基于STM32F107VCT6微控制器的ARM开发板上对服务器进行测试。结果证明,用户可以通过浏览器使用专有IP地址访问嵌入式WEB设备,实时监控指定区域。因此本文提出的嵌入式WEB服务器实现了低端嵌入式设备要求的低成本,低功耗,并且在无操作系统的情况下,通过使用LWIP协议栈,利用HTTP协议使嵌入式设备接入互联网,实现了在浏览器端监控的功能,可用在对教室、办公场所的监控中,具有很好的理论价值和广阔的市场应用场景。

基于Cortex-M3的嵌入式WEB服务器监控系统的设计与实现

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