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一種用VHDL設(shè)計(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)。本文介紹一種基于硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式Web Server的方案。該方案的核心思想是用VHDL語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并且用FPGA進(jìn)行驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：VHDL Internet協(xié)議 控制信息協(xié)議 數(shù)據(jù)報(bào)
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(duì)許我應(yīng)用來(lái)說(shuō)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(gè)功能較為簡(jiǎn)單的嵌入式Web Server，它可以接收和發(fā)送一些簡(jiǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)的話，將大大降低嵌入成本，滿足嵌入式產(chǎn)品對(duì)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(gè)嵌入式Web Server異常復(fù)雜，而且費(fèi)用顯著增加。因此，為保證嵌入式Web Server最簡(jiǎn)化，必須對(duì)一些主要的通信協(xié)議進(jìn)行相關(guān)的裁減，減小整個(gè)硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
1.1 IP協(xié)議
IP在網(wǎng)絡(luò)中主要實(shí)現(xiàn)2個(gè)基本功能：尋址和分段。IP可以根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)頭中包括的目的地址將數(shù)據(jù)報(bào)傳送到目的地。在此過(guò)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(bào)，IP可以將數(shù)據(jù)報(bào)重新組裝并在報(bào)頭域內(nèi)說(shuō)明。
在嵌入式Web Server中，由于只需傳送一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)和命令，數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度很小，足以適合在任何網(wǎng)絡(luò)中傳送，因此對(duì)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(xiàng)包括時(shí)間戳，安全和特殊路由，在數(shù)據(jù)包中可以沒(méi)有。因此，為簡(jiǎn)化嵌入Web Server的復(fù)雜程度，這2個(gè)字段都可以忽略，而且不用作任何處理。標(biāo)識(shí)是發(fā)送時(shí)用于幫助重組分段包的，段偏移量是指示這個(gè)段在數(shù)據(jù)報(bào)中什么位置。由于不采用分段功能，因此這些字段都無(wú)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(bào)告在數(shù)據(jù)報(bào)過(guò)程中的錯(cuò)誤，它在以下幾種情況下發(fā)送ICMP消息：未達(dá)目的地、超時(shí)、參數(shù)總是、源擁塞、重定向、回送或回送響應(yīng)、時(shí)間戳和時(shí)間戳響應(yīng)、信息請(qǐng)求或信息響應(yīng)。
由于嵌入式Web Server只是一個(gè)具有簡(jiǎn)單Web功能的模塊，并且它對(duì)外部傳感器和網(wǎng)絡(luò)之間只是簡(jiǎn)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(jì)，只考慮一些必要。在ICMP消息報(bào)告中，回送或回送響應(yīng)消息、信息請(qǐng)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(bào)告可以忽略，保證嵌入式We
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