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淺談無(wú)紙記錄儀的服務(wù)器端模塊的設計及嵌入式Web技術(shù)應用

來(lái)源：上海自動(dòng)化儀表作者：上海自動(dòng)化儀表網(wǎng)址：http://www.soleader.cn

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

1 嵌入式web系統簡(jiǎn)介
1.1 嵌入式系統
隨著(zhù)信息技術(shù)的進(jìn)步和更新，各個(gè)機構部門(mén)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)節中所涉及的設備和車(chē)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繼續放大和進(jìn)一步利用，就需要對實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中的設備等系統進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以便更加能適應當下的信息技術(shù)。在這樣的發(fā)展趨勢下，許多相關(guān)的系統和設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，不僅僅得到了自身系統的完善和提升，還得以加強了其在工業(yè)領(lǐng)域中的應用，能夠更加廣泛地應用于更多的場(chǎng)所和平臺，發(fā)揮其重要的作用。
嵌入式系統的中心是應用，系統的基礎是計算機技術(shù)，它能夠應用于不同的功能，適用性很強，可塑性很好。嵌入式系統的結構比較靈活和穩定，相比Pc機來(lái)說(shuō)更加明顯，而嵌入式系統的經(jīng)營(yíng)效率也能夠在其更多的應用中得到提高。此外，由于目前能夠將微處理器轉化為嵌入式的方式，這就使得在一些狹小的工作區域也能夠完成工作，這是嵌入式系統向前發(fā)展的很重要的一步。
嵌入式系統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。而其軟件系統中，主要分為兩大類(lèi)，分別為實(shí)時(shí)系統和分時(shí)系統，其中實(shí)時(shí)系統分為硬實(shí)時(shí)系統和軟實(shí)時(shí)系統。此外，嵌入式系統也具有其好特的特點(diǎn)。
地衣，應用的特定性強。嵌入式系統的應用通常方向性和目的性很強，往往需要針對不同的應用需要，進(jìn)行有針對性的系統的改裝和移植。嵌入式系統往往需要和程序的編譯等進(jìn)行配對和聯(lián)合，系統中軟件系統和硬件緊密結合，但常常需要對硬件進(jìn)行改動(dòng)。
第二，系統精簡(jiǎn)。不同于往常意義上的系統，嵌入式系統的設計和應用并不復雜，這就使得整個(gè)系統精致簡(jiǎn)單，同時(shí)非常有助于降低系統的成本。
第三，高實(shí)時(shí)性。對于嵌入的軟件，一般都要求其具備良好的運行速度，并且需要固態(tài)存儲，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。一般來(lái)說(shuō)，嵌入式系統的軟件都是固體存儲，因為這樣才能夠保證整體運行的可靠性，提高其執行速度，一般來(lái)說(shuō)，這些軟件所固化的載體一般是存儲器芯片，或者將嵌入式軟件固化在單片機中。
第五，相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)需要規范化。為了保證軟件開(kāi)發(fā)的質(zhì)量，確保好終的嵌入式系統運行的可靠性和實(shí)時(shí)性，需要對軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行嚴格的標準化操作，這樣能夠高效率的保障好終系統的質(zhì)量，并且能夠節省系統和軟件開(kāi)發(fā)的成本和精力。
第六，嵌入式系統開(kāi)發(fā)和修改的安全性。嵌入式相關(guān)系統在設計前后，使用者都無(wú)法對其進(jìn)行好立開(kāi)發(fā)和修改，只有在一定的開(kāi)發(fā)環(huán)境，并且配置一定的開(kāi)發(fā)工具后，才能夠完成開(kāi)發(fā)或者修改的工作。在開(kāi)發(fā)和修改的過(guò)程中，一般分為兩部分，分別為主機和目標機，其中前者主要用于開(kāi)發(fā)程序，后者則是執行機，在整個(gè)過(guò)程中，需要對兩個(gè)部分交替開(kāi)發(fā)。
1.2 Web技術(shù)簡(jiǎn)介
萬(wàn)維網(wǎng)被Internet廣泛使用，其主要原因在于使用者能夠對圖像和視頻等進(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用，而在對頁(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(fǎng)問(wèn)過(guò)程更加順暢和便捷，深受使用者的喜愛(ài)。
Web 技術(shù)的應用范圍廣泛，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(hù)端腳本技術(shù)，靜態(tài)頁(yè)面設計語(yǔ)言HTML(CSS)和可用于數據保存和傳輸的可擴展標記語(yǔ)言XML等。Web技術(shù)的運用日益廣泛，其優(yōu)勢就在于能夠在訪(fǎng)問(wèn)遠程數據的同時(shí)，還能夠保持低成本和便捷的方式，它的應用不會(huì )增加系統的成本，反而能夠帶來(lái)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)器擴展方式，很多都是用腳本語(yǔ)言編寫(xiě)出來(lái)的，其具備自身的優(yōu)勢，就是這種語(yǔ)言很靈活，可移植，所以能夠達到Web 服務(wù)器的擴展要求，因此，CGI在Web 開(kāi)發(fā)初期時(shí)，應用十分廣泛。但是，它本身具備的缺陷也決定了其不能承擔更加復雜的工程和工作，即在CGI運行中，每當出現一個(gè)CGI請求時(shí)，都需要重新啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程，當所發(fā)出的請求增加時(shí)，就會(huì )大大降低其運行的速度和效率，這樣的特點(diǎn)在很大程度上制約著(zhù)它的應用和發(fā)展，使其不能承擔起較大的工作量，即CGI并不適用于大流量的Web站點(diǎn)。此外，當一個(gè)請求被完成后，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(kāi)發(fā)的腳本環(huán)境。在A(yíng)SP環(huán)境下，可以將HTML 網(wǎng)頁(yè)、ASP指令和ActiveX 組件相結合，取其各自的優(yōu)點(diǎn)和長(cháng)處，做出相應的應用程序。同時(shí)，在A(yíng)SP的環(huán)境下，能夠確保程序在服務(wù)器端執行，這就能夠保證工作人員所編寫(xiě)的程序和代碼能夠順利運行，不用擔心客戶(hù)的瀏覽器是否符合運行環(huán)境，此外，在編程中的腳本程序也能夠得到順利的執行，所以ASP在運行代碼和腳本程序上有很大的優(yōu)勢。同時(shí)，當編輯的程序運行完后，只將運行之后的結果傳輸給客戶(hù)端，這樣能夠大大提升數據傳輸的效率，在多個(gè)環(huán)節上都節省了傳輸的負擔，也能夠更多地給予客戶(hù)方便。
ASP是一種運行的環(huán)境，擴展名是．Asp，存在形式是純文本，能夠使用文本編輯器打開(kāi)，在A(yíng)SP中，有純文本和HTML標記等。如果需要運行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(xiě)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)言并不復雜，也不像編程語(yǔ)言十分嚴謹，它是一種較為特殊的語(yǔ)言。ASP能夠支持多種腳本語(yǔ)言運行，這大大增加了其運用的范圍，擴大了其應用的領(lǐng)域。ASP對于Web設計者來(lái)說(shuō)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 )出現什么問(wèn)題，因為程序的運行時(shí)在服務(wù)器端，不會(huì )涉及到自身以及客戶(hù)端的瀏覽器狀況，好終傳輸過(guò)去的只是運行的結果，對接收方的瀏覽器并無(wú)特殊的要求，這對于程序開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一大喜訊，也使得相關(guān)的程序編寫(xiě)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系統來(lái)說(shuō)，其信息的來(lái)源主要是數據庫服務(wù)器，并且能夠將文件系統、數據庫系統以及web服務(wù)器有機的整合在一起，并以這種方式進(jìn)行應用，所應用的計算機性能要求較高。在系統運行時(shí)，發(fā)布目標信息時(shí)，需要將Web 作為中心，接受瀏覽器發(fā)出的請求。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，這樣就能夠實(shí)現信息的網(wǎng)絡(luò )傳遞。此外，針對數據庫系統來(lái)說(shuō)，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(xún)功能即可。
目前，隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)的發(fā)展也開(kāi)始和信息技術(shù)相結合，其中在生產(chǎn)的過(guò)程中，需要結合嵌入式Web技術(shù)，好終實(shí)現生產(chǎn)效率和管理效率的增加和提升。相關(guān)部門(mén)希望將Web 技術(shù)與遠程操作和控制相結合，以便簡(jiǎn)化工作，使得監控和操作工作不需要親臨現場(chǎng)，遠程也能將工作完成，這對于監管生產(chǎn)設備和機械的正常運行和儲存等有很大的幫助，同時(shí)還能夠很大程度上節省人力物力，降低產(chǎn)業(yè)運行的成本。在此基礎上，人們發(fā)現如果將無(wú)紙記錄儀應用于嵌入式Web 技術(shù)中，將二者相互結合，共同運用于工業(yè)生產(chǎn)中，將對其發(fā)展產(chǎn)生很有利的影響。
2 無(wú)紙記錄儀的嵌入式Web系統的設計
如果將客戶(hù)/服務(wù)器模式應用于嵌入式系統設計中，應該安裝專(zhuān)屬的客戶(hù)端軟件，但是也有其不足，在安裝軟件時(shí)，需要在客戶(hù)端進(jìn)行安裝，十分不便。如果將瀏覽器／服務(wù)器模式應用于嵌入式系統設計中，則不需要在客戶(hù)端進(jìn)行軟件的專(zhuān)門(mén)安裝，只需要安裝好瀏覽器，然后通過(guò)服務(wù)器和瀏覽器就能夠完成服務(wù)工作，省去了前者的應用中出現的不便，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文檔在程序的運行過(guò)程中，是靜態(tài)的方式存在，沒(méi)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)運行過(guò)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行過(guò)程中完成，保證其動(dòng)態(tài)的形式。這種方式在嵌入式系統中的應用，相對來(lái)說(shuō)需要較多的流程，步驟繁瑣，應用不夠成熟，目前大多還是只將其應用于簡(jiǎn)單的信息交互中，并不能勝任復雜數據和命令的傳輸和執行工作。
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)的系統運用中，由于需要處理的數據量越來(lái)越大，數據情況越來(lái)越復雜，整個(gè)系統需要處理的情況也越來(lái)越棘手，這就需要針對這樣的情況，給出針對性的對策。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)域中的運用程度和范圍。如果使用上述的FAT—Server模式，將很難應對這樣的情況，反而會(huì )在這樣的趨勢和浪潮下被淘汰掉，基于此，出現的LEAN—Server模式為人們提供了一種新的思維方式，能夠針對這個(gè)問(wèn)題給出一定程度的解決方案。
在LEAN—Server模式運行中，客戶(hù)在進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)候，應用到的是B/S，即好終從搜索到的文件系統中，訪(fǎng)問(wèn)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)行數據的傳輸。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)器的監聽(tīng)程序，才能保證能夠實(shí)時(shí)的進(jìn)行信息的傳輸，將HTML文件下載后解釋?zhuān)蛻?hù)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 小程序就能夠承擔起服務(wù)器中更多的任務(wù)，減輕其運行的負荷，好終達到傳輸和處理復雜和大量的數據的目的，形成LEAN—Server模式。
3 網(wǎng)絡(luò )無(wú)紙記錄儀服務(wù)器端模塊的設計
在對網(wǎng)絡(luò )無(wú)紙記錄儀服務(wù)器端模塊進(jìn)行設計的時(shí)候，其好終的目標是希望能夠滿(mǎn)足五個(gè)功能。地衣，接受使用者的請求，開(kāi)辟出新的Socket；第二，接受組態(tài)包；第三，能夠做到連接斷開(kāi)；第四，能夠保證及時(shí)的更新組態(tài)，同時(shí)能夠將完成實(shí)時(shí)信息發(fā)送；第五，實(shí)現無(wú)紙記錄儀和服務(wù)器之間的信息傳輸。在應用于工業(yè)領(lǐng)域中時(shí)，需要其能夠做到對防火墻穿越。在這樣的要求下，在處理數據時(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，對系統要求有復用性。因此，在該途徑下，運行過(guò)程中需要加入整合的流程。在運行過(guò)程中，還需要針對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，即需要限制訪(fǎng)問(wèn)者的數量上限。此外，不僅需要實(shí)現上述功能，還需要將HTTP進(jìn)行綁定。
在網(wǎng)絡(luò )無(wú)紙記錄儀服務(wù)器端模塊的設計過(guò)程中，應該充分考慮到發(fā)揮其實(shí)時(shí)消息發(fā)布的性能，以及協(xié)議轉換功能的體現。根據實(shí)時(shí)消息發(fā)布的方式和途徑不同，所涉及的設計方案可以分為兩種方式。地衣，由TCP完成發(fā)布。TCP協(xié)議能夠充分保障數據傳輸的可靠性和連接性，所以其具備這兩方面的優(yōu)勢。但是TCP在執行過(guò)程中較繁瑣，不僅規定了窗口，還對確認機制設置了相應的規定。在TCP進(jìn)行發(fā)布信息時(shí)，使用者在其基礎上可以實(shí)現數據的報文段，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(lái)，兩端的流量控制都能夠實(shí)現，此外，對兩端進(jìn)行校驗，就能夠完成強制性的計算，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)布途徑有其構成簡(jiǎn)單，信息交流的連接和斷開(kāi)也非常直接的優(yōu)勢。UDP途徑在實(shí)現信息發(fā)布時(shí)，需要相應的系統具備良好的可靠性，才能確保其能夠順利的實(shí)現該功能。同時(shí)，由于它具備結構簡(jiǎn)單的優(yōu)勢，在實(shí)際的溝通交流過(guò)程中，協(xié)議的連接和斷開(kāi)也相對十分直接。
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)域的結合和運用大大開(kāi)發(fā)了人們的創(chuàng )造力，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，節省了成本，也間接推動(dòng)了相應技術(shù)的良好改進(jìn)，以便更加適用于當前的生產(chǎn)活動(dòng)。無(wú)紙記錄儀的應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，機械化，生產(chǎn)效率提高，還能夠促進(jìn)記錄儀的功能實(shí)現重要的改進(jìn)和提升。但是，目前在其應用過(guò)程中，仍然存在著(zhù)一些缺陷，有著(zhù)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)一步針對這些問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠更好的應用于生活生產(chǎn)實(shí)踐中。