某嵌入式Web服务器设计方案探究

　引言
　　数字化变电站是建立在网络通信威廉希尔官方网站 和电子威廉希尔官方网站 基础上的一种新型变电站自动化系统，其中一个重要特征就是二次设备的网络化［1］。目前在国内的数字化变电站试点中，已经出现了大批支持以太网和TCP/IP协议的嵌入式IED［23］，在具体开发和应用中发现，由于现场环境的复杂多变以及客户需求的多样性，经常需要对这些IED进行参数的配置和修改。但厂家多采用专门的配置软件来进行，操作界面不够统一，给现场操作带来诸多不便。而采用Web服务器威廉希尔官方网站 ，则只需要浏览器便可实现对IED参数的在线修改与配置，从而极大地方便了对设备的维护和管理。目前，Web服务器功能在数字化变电站中，多用于调度与监控端设计［4］，单纯在IED上实现Web服务器功能的报道尚不多见。本文通过对Linux平台上运行的BOA Web服务器和CGIC的研究，将原本两个独立运行的程序整合为多任务系统中的一个任务实体，并对其进行相应的精简和修改；设计并实现了一种可在一般嵌入式系统上运行的，既相对简单又响应快速的嵌入式Web服务器。目前已在相关装置上得到应用，取得了较好的使用效果。
　　BOA和CGIC是两个基于Linux的开源软件，代码采用C语言实现，程序小巧灵活、执行高效，非常适合于嵌入式系统的应用环境。但目前多用于Linux或μClinux的系统平台上［57］。鲜见有用于其他系统的相关报道。
　　其中BOA是一个单任务的HTTP服务器，它的设计目标主要是速度和安全。因此，它不像传统的Web服务器，为每个访问连接单独开启一个进程，也不会为处理多个连接而开启多个自身的拷贝。BOA对所有活动的HTTP在内部进行连接处理，只为每个CGI连接启动新的进程，在同等硬件下相比其他服务器具有更快的访问速度。而CGIC是一个为支持通用网关接口CGI（Common Gateway Interface）而开发的C语言库，通常和BOA联合使用，它可接收由浏览器通过GET或POST方法传输过来的表单及文件数据，并提供了对这些数据进行解析的方法，使用非常方便，且源码也易通过因特网获得。
　　基于以上原因，本文主要基于这两种威廉希尔官方网站 来实现IED装置内部的嵌入式Web服务器功能。
　　1　系统概述
　　嵌入式Web服务器EWS（Embedded Web Server）是指将Web服务器引入到现场测试和控制设备中，在相应的硬件平台和软件系统的支持下，使传统的测试和控制设备转变为具备了以TCP/IP为底层通信协议，Web威廉希尔官方网站 为核心的基于互联网的网络测试和控制设备［8］。其中，Web浏览器和EWS的交互过程如图1所示。
　　
　　图1　Web浏览器和EWS的交互过程
　　首先由Web浏览器发出HTTP请求报文，并建立TCP连接，然后由EWS根据其请求报文来提供相应的状态和页面信息，若只是请求静态页面，则无需通过CGI，直接返回该对应页面即可；反之则需要通过CGI来进行相关报文数据的解析，并根据解析结果来生成动态页面以返回给客户端浏览器。这样，完成一次交互过程后，即可释放该TCP连接［9］。
　　本文的设计目标是将Web服务器的功能仅作为DSP/BIOS中的一个任务，只在监听到HTTP协议对应端口（通常为80）上的TCP连接请求时，才运行该任务。但是传统的BOA并没有对用户访问权限的控制对页面的管理也依赖于Linux系统，因此，结合变电站运行的特殊性，本文所设计的EWS系统结构框图如图2所示。
　　
　　图2　EWS系统结构框图
　　系统运行时，由HTTP连接管理模块负责对网络端口进行监听，当监听到有连接请求到达后，即进入HTTP报文解析模块进行处理，如果解析错误，则直接返回HTTP连接管理模块，发出相应的响应报文并关闭该连接；否则，则根据对报文解析的结果，提取出本次要访问的URL，并将其交给访问权限管理模块，以查看该客户端是否具有足够的权限；然后再转由页面文档管理模块进行处理，根据对报文的初步解析以及对访问权限的判断，由页面文档管理模块来决定是否调用CGI，以实现文件的下载上传及响应文档的生成，从而将正确的响应报文及页面文档转交给HTTP连接管理模块进行网络数据的应答回送。