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新聞詳情

淺談無紙記錄儀的服務(wù)器端模塊的設(shè)計(jì)及嵌入式Web技術(shù)應(yīng)用

來源：上海自動(dòng)化儀表作者：上海自動(dòng)化儀表網(wǎng)址：http://www.mphtx.cn

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上海自動(dòng)化儀表隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息技術(shù)的時(shí)代的到來，社會(huì)的發(fā)展和人們的生活都離不開信息技術(shù)的影響。同時(shí)，信息技術(shù)也隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展而快速更新?lián)Q代，其中，信息技術(shù)與儀表系統(tǒng)的結(jié)合開始逐漸增多，比如由此衍生出的嵌入式Web技術(shù)開始廣泛的運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域和學(xué)科。這種技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，本文將對(duì)這種技術(shù)在無紙記錄儀中的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究。

1 嵌入式web系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 嵌入式系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)的進(jìn)步和更新，各個(gè)機(jī)構(gòu)部門之間的信息傳遞變得十分重要。在工業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所涉及的設(shè)備和車間等，這些單元之間都存在一定的信息傳遞。如果想要將這樣的趨勢(shì)繼續(xù)放大和進(jìn)一步利用，就需要對(duì)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中的設(shè)備等系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以便更加能適應(yīng)當(dāng)下的信息技術(shù)。在這樣的發(fā)展趨勢(shì)下，許多相關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備都得到了直接或間接的一定程度的提高，尤其是嵌入式相關(guān)系統(tǒng)，不僅僅得到了自身系統(tǒng)的完善和提升，還得以加強(qiáng)了其在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，能夠更加廣泛地應(yīng)用于更多的場(chǎng)所和平臺(tái)，發(fā)揮其重要的作用。

嵌入式系統(tǒng)的中心是應(yīng)用，系統(tǒng)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)技術(shù)，它能夠應(yīng)用于不同的功能，適用性很強(qiáng)，可塑性很好。嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較靈活和穩(wěn)定，相比Pc機(jī)來說更加明顯，而嵌入式系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)效率也能夠在其更多的應(yīng)用中得到提高。此外，由于目前能夠?qū)⑽⑻幚砥鬓D(zhuǎn)化為嵌入式的方式，這就使得在一些狹小的工作區(qū)域也能夠完成工作，這是嵌入式系統(tǒng)向前發(fā)展的很重要的一步。

嵌入式系統(tǒng)的處理器是其硬件中好重要的部分之一，包括嵌入式微控制器，嵌入式DSP處理器，嵌入式微處理器和嵌入式片上系統(tǒng)。而其軟件系統(tǒng)中，主要分為兩大類，分別為實(shí)時(shí)系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)，其中實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。此外，嵌入式系統(tǒng)也具有其好特的特點(diǎn)。

地衣，應(yīng)用的特定性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用通常方向性和目的性很強(qiáng)，往往需要針對(duì)不同的應(yīng)用需要，進(jìn)行有針對(duì)性的系統(tǒng)的改裝和移植。嵌入式系統(tǒng)往往需要和程序的編譯等進(jìn)行配對(duì)和聯(lián)合，系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)和硬件緊密結(jié)合，但常常需要對(duì)硬件進(jìn)行改動(dòng)。

第二，系統(tǒng)精簡(jiǎn)。不同于往常意義上的系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用并不復(fù)雜，這就使得整個(gè)系統(tǒng)精致簡(jiǎn)單，同時(shí)非常有助于降低系統(tǒng)的成本。

第三，高實(shí)時(shí)性。對(duì)于嵌入的軟件，一般都要求其具備良好的運(yùn)行速度，并且需要固態(tài)存儲(chǔ)，編程的代碼需要保證質(zhì)量，具備一定的實(shí)時(shí)性。

第四，固體存儲(chǔ)。一般來說，嵌入式系統(tǒng)的軟件都是固體存儲(chǔ)，因?yàn)檫@樣才能夠保證整體運(yùn)行的可靠性，提高其執(zhí)行速度，一般來說，這些軟件所固化的載體一般是存儲(chǔ)器芯片，或者將嵌入式軟件固化在單片機(jī)中。

第五，相關(guān)軟件的開發(fā)需要規(guī)范化。為了保證軟件開發(fā)的質(zhì)量，確保好終的嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和實(shí)時(shí)性，需要對(duì)軟件的開發(fā)過程進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化操作，這樣能夠高效率的保障好終系統(tǒng)的質(zhì)量，并且能夠節(jié)省系統(tǒng)和軟件開發(fā)的成本和精力。

第六，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和修改的安全性。嵌入式相關(guān)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)前后，使用者都無法對(duì)其進(jìn)行好立開發(fā)和修改，只有在一定的開發(fā)環(huán)境，并且配置一定的開發(fā)工具后，才能夠完成開發(fā)或者修改的工作。在開發(fā)和修改的過程中，一般分為兩部分，分別為主機(jī)和目標(biāo)機(jī)，其中前者主要用于開發(fā)程序，后者則是執(zhí)行機(jī)，在整個(gè)過程中，需要對(duì)兩個(gè)部分交替開發(fā)。

1.2 Web技術(shù)簡(jiǎn)介

萬維網(wǎng)被Internet廣泛使用，其主要原因在于使用者能夠?qū)D像和視頻等進(jìn)行瀏覽，所采取的形式是超文本，這就能夠使得超文本得到充分的運(yùn)用，而在對(duì)頁(yè)面進(jìn)行瀏覽時(shí)，其中具備的信息服務(wù)功能又能夠使得訪問過程更加順暢和便捷，深受使用者的喜愛。

Web 技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，所涉及的領(lǐng)域很多，例如Web技術(shù)包括有服務(wù)器端動(dòng)態(tài)Web 技術(shù)，客戶端腳本技術(shù)，靜態(tài)頁(yè)面設(shè)計(jì)語(yǔ)言HTML(CSS)和可用于數(shù)據(jù)保存和傳輸?shù)目蓴U(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML等。Web技術(shù)的運(yùn)用日益廣泛，其優(yōu)勢(shì)就在于能夠在訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能夠保持低成本和便捷的方式，它的應(yīng)用不會(huì)增加系統(tǒng)的成本，反而能夠帶來很大的益處，這在很大程度上推動(dòng)了Web技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用，同時(shí)也推動(dòng)了其自身的發(fā)展和更新。下面以服務(wù)器端Web 技術(shù)為例對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

CGI指的是通用網(wǎng)關(guān)接口，是好初所采用的服務(wù)器擴(kuò)展方式，很多都是用腳本語(yǔ)言編寫出來的，其具備自身的優(yōu)勢(shì)，就是這種語(yǔ)言很靈活，可移植，所以能夠達(dá)到Web 服務(wù)器的擴(kuò)展要求，因此，CGI在Web 開發(fā)初期時(shí)，應(yīng)用十分廣泛。但是，它本身具備的缺陷也決定了其不能承擔(dān)更加復(fù)雜的工程和工作，即在CGI運(yùn)行中，每當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)CGI請(qǐng)求時(shí)，都需要重新啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程，當(dāng)所發(fā)出的請(qǐng)求增加時(shí)，就會(huì)大大降低其運(yùn)行的速度和效率，這樣的特點(diǎn)在很大程度上制約著它的應(yīng)用和發(fā)展，使其不能承擔(dān)起較大的工作量，即CGI并不適用于大流量的Web站點(diǎn)。此外，當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求被完成后，該進(jìn)程將被取消，相關(guān)的信息也會(huì)被取消。

ASP指的是Microsoft Active Server Pages，是一種軟件開發(fā)的腳本環(huán)境。在ASP環(huán)境下，可以將HTML 網(wǎng)頁(yè)、ASP指令和ActiveX 組件相結(jié)合，取其各自的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，做出相應(yīng)的應(yīng)用程序。同時(shí)，在ASP的環(huán)境下，能夠確保程序在服務(wù)器端執(zhí)行，這就能夠保證工作人員所編寫的程序和代碼能夠順利運(yùn)行，不用擔(dān)心客戶的瀏覽器是否符合運(yùn)行環(huán)境，此外，在編程中的腳本程序也能夠得到順利的執(zhí)行，所以ASP在運(yùn)行代碼和腳本程序上有很大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，當(dāng)編輯的程序運(yùn)行完后，只將運(yùn)行之后的結(jié)果傳輸給客戶端，這樣能夠大大提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，在多個(gè)環(huán)節(jié)上都節(jié)省了傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，也能夠更多地給予客戶方便。

ASP是一種運(yùn)行的環(huán)境，擴(kuò)展名是．Asp，存在形式是純文本，能夠使用文本編輯器打開，在ASP中，有純文本和HTML標(biāo)記等。如果需要運(yùn)行ASP程序，可以將其放在Web服務(wù)器的虛擬目錄中。其中，腳本語(yǔ)言編寫成為腳本命令，而一系列的腳本命令共同組成一個(gè)腳本。其中腳本語(yǔ)言并不復(fù)雜，也不像編程語(yǔ)言十分嚴(yán)謹(jǐn)，它是一種較為特殊的語(yǔ)言。ASP能夠支持多種腳本語(yǔ)言運(yùn)行，這大大增加了其運(yùn)用的范圍，擴(kuò)大了其應(yīng)用的領(lǐng)域。ASP對(duì)于Web設(shè)計(jì)者來說十分方便，為其工作降低了很多難度，使得編程工作能夠有更大的發(fā)揮余地，就算是使用的腳本語(yǔ)言有多種，也不會(huì)出現(xiàn)什么問題，因?yàn)槌绦虻倪\(yùn)行時(shí)在服務(wù)器端，不會(huì)涉及到自身以及客戶端的瀏覽器狀況，好終傳輸過去的只是運(yùn)行的結(jié)果，對(duì)接收方的瀏覽器并無特殊的要求，這對(duì)于程序開發(fā)人員來說，無疑是一大喜訊，也使得相關(guān)的程序編寫工作能夠擁有更大的施展空間。

嵌入式Web技術(shù)相較于以往意義上的Web系統(tǒng)來說，其信息的來源主要是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并且能夠?qū)⑽募到y(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以及web服務(wù)器有機(jī)的整合在一起，并以這種方式進(jìn)行應(yīng)用，所應(yīng)用的計(jì)算機(jī)性能要求較高。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)布目標(biāo)信息時(shí)，需要將Web 作為中心，接受瀏覽器發(fā)出的請(qǐng)求。在完成這樣的操作之后，再瀏覽不同的頁(yè)面，同時(shí)共享給Web 瀏覽器，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)傳遞。此外，針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來說，并不需要在實(shí)時(shí)性上有很高的要求，只需要完成基本的檢索和查詢功能即可。

目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)的發(fā)展也開始和信息技術(shù)相結(jié)合，其中在生產(chǎn)的過程中，需要結(jié)合嵌入式Web技術(shù)，好終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和管理效率的增加和提升。相關(guān)部門希望將Web 技術(shù)與遠(yuǎn)程操作和控制相結(jié)合，以便簡(jiǎn)化工作，使得監(jiān)控和操作工作不需要親臨現(xiàn)場(chǎng)，遠(yuǎn)程也能將工作完成，這對(duì)于監(jiān)管生產(chǎn)設(shè)備和機(jī)械的正常運(yùn)行和儲(chǔ)存等有很大的幫助，同時(shí)還能夠很大程度上節(jié)省人力物力，降低產(chǎn)業(yè)運(yùn)行的成本。在此基礎(chǔ)上，人們發(fā)現(xiàn)如果將無紙記錄儀應(yīng)用于嵌入式Web 技術(shù)中，將二者相互結(jié)合，共同運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中，將對(duì)其發(fā)展產(chǎn)生很有利的影響。

2 無紙記錄儀的嵌入式Web系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

如果將客戶/服務(wù)器模式應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該安裝專屬的客戶端軟件，但是也有其不足，在安裝軟件時(shí)，需要在客戶端進(jìn)行安裝，十分不便。如果將瀏覽器／服務(wù)器模式應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，則不需要在客戶端進(jìn)行軟件的專門安裝，只需要安裝好瀏覽器，然后通過服務(wù)器和瀏覽器就能夠完成服務(wù)工作，省去了前者的應(yīng)用中出現(xiàn)的不便，相比之下比較快捷方便。在嵌入式Web 服務(wù)器中，存在兩種方式，分別是FAT-Server方式和LEAN—Server方式。

2.1 FAT-Server方式的Web服務(wù)器

在FAT-Server方式的Web服務(wù)器運(yùn)行中，接受方式主要是EGI方式，并且生成的超文本文件通常是gif文件，即動(dòng)態(tài)的形式。使用者在獲取這些超文本文件時(shí)，則需要進(jìn)行比較繁雜的流程，還會(huì)涉及HTTP服務(wù)器。此外，HTML文檔在程序的運(yùn)行過程中，是靜態(tài)的方式存在，沒有交互性，產(chǎn)生的變化不會(huì)被收錄到文本文件中。CGI技術(shù)的應(yīng)用主要是能夠幫助網(wǎng)頁(yè)以動(dòng)態(tài)的形式存在。在整個(gè)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)性很好，信息服務(wù)器進(jìn)行連接，保證信息輸入能夠在運(yùn)行過程中完成，保證其動(dòng)態(tài)的形式。這種方式在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，相對(duì)來說需要較多的流程，步驟繁瑣，應(yīng)用不夠成熟，目前大多還是只將其應(yīng)用于簡(jiǎn)單的信息交互中，并不能勝任復(fù)雜數(shù)據(jù)和命令的傳輸和執(zhí)行工作。

2.2 LEAN—Server方式的Web服務(wù)器

LEAN—Server 方式的 Web 服務(wù)器核心在于 JAVA 技術(shù)。目前，嵌入式Web 技術(shù)的系統(tǒng)運(yùn)用中，由于需要處理的數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)情況越來越復(fù)雜，整個(gè)系統(tǒng)需要處理的情況也越來越棘手，這就需要針對(duì)這樣的情況，給出針對(duì)性的對(duì)策。但是，目前嵌入式Web 技術(shù)存在的好大的缺點(diǎn)就是資源局限性，這將大大制約其在各個(gè)領(lǐng)域中的運(yùn)用程度和范圍。如果使用上述的FAT—Server模式，將很難應(yīng)對(duì)這樣的情況，反而會(huì)在這樣的趨勢(shì)和浪潮下被淘汰掉，基于此，出現(xiàn)的LEAN—Server模式為人們提供了一種新的思維方式，能夠針對(duì)這個(gè)問題給出一定程度的解決方案。

在LEAN—Server模式運(yùn)行中，客戶在進(jìn)行訪問的時(shí)候，應(yīng)用到的是B/S，即好終從搜索到的文件系統(tǒng)中，訪問到所需要的靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)，JavaApplet小程序的嵌入有其好特的作用，能夠維持網(wǎng)頁(yè)的一些功能，同時(shí)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。JAVA 小程序能夠保證與服務(wù)器之間通信暢通，前提是需要啟動(dòng)服務(wù)器的監(jiān)聽程序，才能保證能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行信息的傳輸，將HTML文件下載后解釋，客戶也就能接受到信息，進(jìn)而完成相關(guān)的工作。由于創(chuàng)建了套接字，上述的JAVA 小程序就能夠承擔(dān)起服務(wù)器中更多的任務(wù)，減輕其運(yùn)行的負(fù)荷，好終達(dá)到傳輸和處理復(fù)雜和大量的數(shù)據(jù)的目的，形成LEAN—Server模式。

3 網(wǎng)絡(luò)無紙記錄儀服務(wù)器端模塊的設(shè)計(jì)

在對(duì)網(wǎng)絡(luò)無紙記錄儀服務(wù)器端模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，其好終的目標(biāo)是希望能夠滿足五個(gè)功能。地衣，接受使用者的請(qǐng)求，開辟出新的Socket；第二，接受組態(tài)包；第三，能夠做到連接斷開；第四，能夠保證及時(shí)的更新組態(tài)，同時(shí)能夠?qū)⑼瓿蓪?shí)時(shí)信息發(fā)送；第五，實(shí)現(xiàn)無紙記錄儀和服務(wù)器之間的信息傳輸。在應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中時(shí)，需要其能夠做到對(duì)防火墻穿越。在這樣的要求下，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，主要采取的端口則為80端口，但是這個(gè)方式存在其特殊的要求，對(duì)系統(tǒng)要求有復(fù)用性。因此，在該途徑下，運(yùn)行過程中需要加入整合的流程。在運(yùn)行過程中，還需要針對(duì)其中存在的資源有限的特點(diǎn)進(jìn)行一定程度的改進(jìn)和適應(yīng)，即需要限制訪問者的數(shù)量上限。此外，不僅需要實(shí)現(xiàn)上述功能，還需要將HTTP進(jìn)行綁定。

在網(wǎng)絡(luò)無紙記錄儀服務(wù)器端模塊的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分考慮到發(fā)揮其實(shí)時(shí)消息發(fā)布的性能，以及協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的體現(xiàn)。根據(jù)實(shí)時(shí)消息發(fā)布的方式和途徑不同，所涉及的設(shè)計(jì)方案可以分為兩種方式。地衣，由TCP完成發(fā)布。TCP協(xié)議能夠充分保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院瓦B接性，所以其具備這兩方面的優(yōu)勢(shì)。但是TCP在執(zhí)行過程中較繁瑣，不僅規(guī)定了窗口，還對(duì)確認(rèn)機(jī)制設(shè)置了相應(yīng)的規(guī)定。在TCP進(jìn)行發(fā)布信息時(shí)，使用者在其基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的報(bào)文段，同時(shí)，另一方則能夠接收到信息，同時(shí)能夠進(jìn)行重新排列，這樣一來，兩端的流量控制都能夠?qū)崿F(xiàn)，此外，對(duì)兩端進(jìn)行校驗(yàn)，就能夠完成強(qiáng)制性的計(jì)算，保證該途徑的可靠性。第二，由UDP完成發(fā)布。相較于前者，這個(gè)發(fā)布途徑有其構(gòu)成簡(jiǎn)單，信息交流的連接和斷開也非常直接的優(yōu)勢(shì)。UDP途徑在實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布時(shí)，需要相應(yīng)的系統(tǒng)具備良好的可靠性，才能確保其能夠順利的實(shí)現(xiàn)該功能。同時(shí)，由于它具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的溝通交流過程中，協(xié)議的連接和斷開也相對(duì)十分直接。

總而言之，信息技術(shù)的大力發(fā)展，促進(jìn)了其與多個(gè)領(lǐng)域的合作，跨領(lǐng)域的結(jié)合和運(yùn)用大大開發(fā)了人們的創(chuàng)造力，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了成本，也間接推動(dòng)了相應(yīng)技術(shù)的良好改進(jìn)，以便更加適用于當(dāng)前的生產(chǎn)活動(dòng)。無紙記錄儀的應(yīng)用中加入了嵌入式的Web技術(shù)，不僅能夠幫助工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)更加自動(dòng)化，機(jī)械化，生產(chǎn)效率提高，還能夠促進(jìn)記錄儀的功能實(shí)現(xiàn)重要的改進(jìn)和提升。但是，目前在其應(yīng)用過程中，仍然存在著一些缺陷，有著一定的改進(jìn)空間，上海自動(dòng)化儀表這就需要相關(guān)研發(fā)人員進(jìn)一步針對(duì)這些問題進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠更好的應(yīng)用于生活生產(chǎn)實(shí)踐中。