一種用VHDL設(shè)計嵌入式Web Server的方案

摘要：近幾年嵌入式Internet開始迅猛發(fā)展，但絕大多數(shù)嵌入式Internet都使用微控制器和相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)。本文介紹一種基于硬件來實現(xiàn)嵌入式Web Server的方案。該方案的核心思想是用VHDL語言來設(shè)計實現(xiàn)，并且用FPGA進(jìn)行驗證。

    關(guān)鍵詞：VHDL Internet協(xié)議 控制信息協(xié)議 數(shù)據(jù)報

最近幾年隨著Internet應(yīng)用的迅猛發(fā)展，Internet的通信協(xié)議，特別是TCP/IP協(xié)議，已成為嵌入式Internet的主體構(gòu)架；然而，僅僅使用嵌入TCP/IP協(xié)議對許我應(yīng)用來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，它們要求更高層次的信息傳輸和交換方式。在原有嵌入TCP/IP協(xié)議基于上加入HTTP/1.1將構(gòu)成一個功能較為簡單的嵌入式Web Server，它可以接收和發(fā)送一些簡單的數(shù)據(jù)和命令。如果再將這些嵌入通信協(xié)議和Web功能用VHDL來實現(xiàn)的話，將大大降低嵌入成本，滿足嵌入式產(chǎn)品對Web功能的要求。

1 嵌入式Web Server中的協(xié)議裁減

嵌入式Web Server中用到的通信協(xié)議較多，若全部采用，將導(dǎo)致整個嵌入式Web Server異常復(fù)雜，而且費用顯著增加。因此，為保證嵌入式Web Server最簡化，必須對一些主要的通信協(xié)議進(jìn)行相關(guān)的裁減，減小整個硬件設(shè)計的復(fù)雜性。

1.1 IP協(xié)議

IP在網(wǎng)絡(luò)中主要實現(xiàn)2個基本功能：尋址和分段。IP可以根據(jù)數(shù)據(jù)報頭中包括的目的地址將數(shù)據(jù)報傳送到目的地。在此過程中，IP負(fù)責(zé)選擇傳送的通道。如果有些網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只能傳送小的數(shù)據(jù)報，IP可以將數(shù)據(jù)報重新組裝并在報頭域內(nèi)說明。

    在嵌入式Web Server中，由于只需傳送一些簡單的數(shù)據(jù)和命令，數(shù)據(jù)報的長度很小，足以適合在任何網(wǎng)絡(luò)中傳送，因此對于分段的功能可以裁減不要。

IP數(shù)據(jù)包頭如圖1所示。

在IP數(shù)據(jù)包頭中，服務(wù)類型是指一些服務(wù)質(zhì)量的參數(shù)，這些參數(shù)用于在特定網(wǎng)絡(luò)指示所需要的服務(wù)。而選項包括時間戳，安全和特殊路由，在數(shù)據(jù)包中可以沒有。因此，為簡化嵌入Web Server的復(fù)雜程度，這2個字段都可以忽略，而且不用作任何處理。標(biāo)識是發(fā)送時用于幫助重組分段包的，段偏移量是指示這個段在數(shù)據(jù)報中什么位置。由于不采用分段功能，因此這些字段都無須考慮也不用作任何處理，而且標(biāo)記字段第2位必須為1，表示是不可分段的。

1.2 ICMP協(xié)議裁減

ICMP協(xié)議用于報告在數(shù)據(jù)報過程中的錯誤，它在以下幾種情況下發(fā)送ICMP消息：未達(dá)目的地、超時、參數(shù)總是、源擁塞、重定向、回送或回送響應(yīng)、時間戳和時間戳響應(yīng)、信息請求或信息響應(yīng)。

由于嵌入式Web Server只是一個具有簡單Web功能的模塊，并且它對外部傳感器和網(wǎng)絡(luò)之間只是簡單的數(shù)據(jù)傳輸和命令的發(fā)布；因此跟成本相比較而言，許多可靠性措施可以忽略不計，只考慮一些必要。在ICMP消息報告中，回送或回送響應(yīng)消息、信息請求或信息響應(yīng)消息在網(wǎng)絡(luò)信息處理中至關(guān)重要，因此予以采用；其它消息報告可以忽略，保證嵌入式We

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