基于嵌入式网络模块的HTTP数据采集方案

　　本文提出了一种在单片机系统中实施基于HTTP协议的数据采集的方案，利用嵌入式网络模块实现串口到以太网数据的转换，使用采集板将数据封装成HTTP包.该方案灵活方便，实现简单;采用分布式结构，采集效率高，可适用于大量数据的采集，而且可以方便扩展为基于Internet的远程数据采集.

　　1 前言

　　随着工业以太网的发展，由于传输速度、传输可靠性及可扩展性等综合性能方面的优越性，越来越多的数据采集系统都是基于以太网接口，并且越来越多的仪器仪表设备也提供了以太网接口.但是很多企业都有早期投入的设备仪表,一般使用串口进行数据通信，因此需要一种简单、高效、易于扩充的集成方案,实现对原有设备仪表的数据采集,并且可以方便的集成到现有的以太网工业控制系统中.本文提出一种数据采集方案，除了满足前面要求外，由于其采用HTTP协议，可以方便扩展为基于Internet的远程数据采集.HTTP协议可以利用嵌入式系统(WinCE、Linux等)基于其自带的TCP/IP协议栈实现或者直接使用嵌入式Web服务器[1～4]，在计算机系统中也可以利用高级语言直接使用Web客户端使用HTTP协议或者利用Winsock网络编程,实现基于HTTP的数据交互，但都会增加系统的开发成本，本文提出一种基于嵌入式网络模块在单片机系统中实现简单HTTP协议的方法，并基于此方法构建数据采集方案.

　　2 系统结构

　　HTTP协议是一种基于TCP实现的应用层协议，它是因特网可靠的交换数据的重要基础.如果要实现HTTP协议 ，必须以TCP/IP协议栈为基础，利用嵌入式网络模块即可方便的实现TCP/IP协议栈的功能.图1为一个利用嵌入式网络模块实现的基于HTTP协议的数据采集方案.

图1 系统结构

　　图1中，最关键部分是采集板和网络模块.当今仪器仪表最常用的通讯接口是485串行接口，采集板和仪表设备一般通过485总线连接，采集板利用单片机开发，实现下位机和设备仪表的通信，采用主从方式采集所需要的数据，再通过485总线发送给网络模块，网络模块收到采集板数据发出的串行数据，利用内嵌的TCP/IP协议栈实现串行数据到以太网数据的转换，网络模块通过网线、交换机和采集服务器连接.采集板是实现HTTP应用层协议的地方，只要采集板发出的数据符合HTTP协议，经由网络模块转化后成为合法的HTTP请求，则Web服务器可使用任何的服务器端动态网页技术(CGI、ASP、JSP、PHP、ASP.Net等)实现数据的处理和保存.

　　3 系统实现

　　3.1 采集板

　　采集板和仪表进行主从通讯采集数据以外，最主要的任务就是把采集的数据封装为HTTP协议的数据包，也就是要在单片机中实现简化的HTTP协议，能够完成基本的数据交互功能即可.在国际标准中，有两个HTTP协议的标准文档：RFC1945和RFC2616[5].这两个文档分别描述了HTTP/1.0和HTTP/1.1的实现标准.这两个版本的HTTP协议最大区别在于前者不支持保持连接，规定每次的HTTP请求和响应后都要关闭TCP连接，而后者支持持久连接，这意味着可以打开一次TCP连接进行多次请求/响应，大大提高了性能.为了提高性能，本文中将实现基本的HTTP1.1协议.经过分析研究，找出了一种比较简单且有效的实现.下面通过 一个具体例子说明实现的HTTP协议包格式.