嵌入式系統(tǒng)中運行參數(shù)修改研究及其應用
1、引言
以太網(wǎng)技術(shù)的廣泛普及，因特網(wǎng)在工業(yè)、商業(yè)、傳媒家庭、教育業(yè)等方面的廣泛運用，使得基于以太網(wǎng)的系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，配置參數(shù)（黑名單、啟動參數(shù)、運行參數(shù)等）及修改一直是嵌入式系統(tǒng)中的難題，傳統(tǒng)的配置方法是將參數(shù)直接固化在程序中，修改時通過串口進行，在實際應用中很不方便。對于要經(jīng)常改變參數(shù)的嵌入式系統(tǒng)，通過串口進行參數(shù)修改后再重新燒錄程序，在儀器很多的情況下，技術(shù)人員的維護工作非常困難。
近來發(fā)展起來的方法是利用嵌入式Web Server和TCP/IP協(xié)議，技術(shù)人員可以通過CGI網(wǎng)頁對嵌入式系統(tǒng)的參數(shù)進行瀏覽和修改，這種方法雖然有著良好的人機界面，使用起來也非常方便，但嵌入式Web Server 需要處理器有較強的數(shù)據(jù)處理能力，一般的MCU并不支持[1]。
在大量實踐的基礎上，本文詳細闡述了嵌入式系統(tǒng)采用UDP協(xié)議來對參數(shù)進行配置修改的技術(shù)，較好的解決了嵌入式系統(tǒng)中參數(shù)修改問題。
2、系統(tǒng)原理
嵌入式系統(tǒng)一般由PC管理機和嵌入式終端組成。PC管理機主要對數(shù)據(jù)進行讀寫和管理。終端負責數(shù)據(jù)的采樣并把數(shù)據(jù)傳給PC機。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，終端和主機通過以太網(wǎng)相連，每個終端都有自己的機號和IP地址。因此，PC機不僅要對這些設備進行管理，還要進行數(shù)據(jù)通信。當終端收到PC機的命令和數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)存放在EEPROM的存儲器里，然后更新系統(tǒng)參數(shù)。本文主要闡述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信部分的具體實現(xiàn)，包括上位機和下位機的實現(xiàn)過程。
3、應用協(xié)議
3.1 UDP用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議
UDP是一個簡單的面向數(shù)據(jù)報的傳輸層協(xié)議，應用程序進程的每個輸出操作產(chǎn)生一個UDP數(shù)據(jù)報，并組裝成待發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報。UDP提供基本、低延時的傳輸。UDP數(shù)據(jù)報格式如圖2所示[2][3]。
3.2應用數(shù)據(jù)幀封裝格式
應用數(shù)據(jù)是以幀的格式封裝在UDP數(shù)據(jù)里面的，它的幀格式是：幀開頭（1字節(jié)）+數(shù)據(jù)長度（1字節(jié)）+機號（2字節(jié)）+命令（1字節(jié)）+數(shù)據(jù)+效驗（1字節(jié)）+幀結(jié)尾（1字節(jié)）。幀以0x02開頭，數(shù)據(jù)長度表示機號、命令和數(shù)據(jù)總的長度字節(jié)，效驗是對前面數(shù)據(jù)和效驗，幀結(jié)尾是0x03。
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4、程序?qū)崿F(xiàn)
4.1上位機程序
上位機采用VC6.0進行程序設計，網(wǎng)絡通信部分主要由套接字Socket完成，在UDP應用編程中，一般調(diào)用Socket的RecvFrom（） 和SendTo（）兩個主要函數(shù)即可完成數(shù)據(jù)通信，其工作流程如圖3所示。
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下面代碼是解析下位機所返回信息。[!--empirenews.page--]
iRecv =Socket.ReceiveFrom（m_temp,sizeof（m_temp）,
m_nip,uPort,0）;
if （iRecv）
{ if（m_temp[4]==0x3e）
MessageBox（"設置成功"）;
else if（m_temp[4]==0x3f）
MessageBox（"設置失敗"）;
else
MessageBox（"通信錯誤"）;
iRecv=0;
}
4.2下位機程序
終端正確的接收完一幀數(shù)據(jù)后，根據(jù)命令來處理相應的事務。系統(tǒng)提供最基本的5個命令：0x50（設置系統(tǒng)參數(shù)），0x51（讀取配置參數(shù)），0x43 （初始化EEPROM，0x3e （正確操作應答），0x3f（不正確操作應答），工作流如圖4所示。
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5、在“家校通”中的具體應用
近年來，智能IC卡得到了廣泛的應用，除了應用于信用卡、收費卡、保險卡、密鑰卡等外,在學校也得到廣泛使用，像校園“一卡通”，“家校通”到處隨處可見。“家校通”是利用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)家庭與學?？旖荨崟r溝通的教育網(wǎng)絡平臺，是一套可以有效解決老師和家長之間溝通，幫助孩子健康成長的、集先進的計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)于一體的信息交流系統(tǒng)。它可以讓家長每天都能了解到自己孩子在學校的情況，也可以讓家長隨時隨地的向老師提出建議或反映孩子在家里的表現(xiàn)。系統(tǒng)硬件主要采用網(wǎng)絡型讀卡機，它主要由主控MCU89C52、讀卡模塊RC500、8位LED和網(wǎng)絡通組成。它不能單獨工作，必須聯(lián)網(wǎng)與PC機進行通信，圖5是“家校通”典型拓撲圖。
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5.1 “家校通”基本工作原理[!--empirenews.page--]
網(wǎng)絡型讀卡器是由網(wǎng)絡通和讀卡器組成，網(wǎng)絡通有自己的IP地址，讀卡器有自己的機號，通信服務器也有自己的IP地址和機號。
當讀卡器有數(shù)據(jù)時，會通過網(wǎng)絡通送到嵌入通信服務器，嵌入通信服務器收到數(shù)據(jù)后，提取網(wǎng)絡通的地址和讀卡器的機號，做成一個動態(tài)的IP地址和機號對應表。當PC機有數(shù)據(jù)給通信服務器時，提取數(shù)據(jù)中的機號，查找IP地址和機號對應表，然后按照查到IP地址發(fā)送數(shù)據(jù)給讀卡器，這樣完成了讀卡器和PC機之間的通信。
5.2 “家校通”參數(shù)修改及其實現(xiàn)
為確保“家校通”系統(tǒng)的正常運行，系統(tǒng)要維護每個網(wǎng)絡型讀卡機的網(wǎng)絡參數(shù)（IP地址）和黑名單，這些參數(shù)的維護工作既煩瑣又必不可少，應用我們的研究成果，這些參數(shù)可以通過我們的研究成果快速方便進行。
圖6所示的軟件可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)在線更新，包括IP地址的設置和黑名單的更新，使得系統(tǒng)維護更方便靈活。
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6、結(jié)論
本文作者創(chuàng)新點采用UDP協(xié)議來對嵌入式系統(tǒng)中參數(shù)進行配置修改，在現(xiàn)實當中具有很大的意義，為嵌入式系統(tǒng)維護人員提供良好的應用程序接口，體現(xiàn)了系統(tǒng)的人性化程序設計和以人為本的思想。
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