论文总字数：15255字

摘 要

如今伴随着大规模集成电路的飞速开发，在我们的平时生活中出现了很多的嵌入式设备。科学技术的发展带动人们对更高层次生活品质的需求，家居生活越来越智能化，越来越多的嵌入式设备走进寻常百姓家。所以我们可以试着将家中的嵌入式设备通过嵌入式Web服务器的方式与万维网相连接，从而实现远程控制的方式，以极低的成本实现资源利用的最大化。

在这篇文章中我们选用STM32微控制器作为主要的控制芯片，其内部有集成好的以太网控制模块，通过移植嵌入式操作系统和相应的协议栈，共同来组建机器内部的嵌入式Web服务器。为了实现本项目，我的主要工作内容如下：根据项目需求和以STM32F407微处理器为基础的硬件系统，完成硬件电路的设计和总体软件流程图。为了让设备能够进行多任务操作，可以将微操作系统的内核移植到STM32控制器上来，并且将通讯协议栈移植到微操作系统中去，补充并完善网络接口层的驱动程序，根据开发需求编写HTTP应用程序。使用HTML语言编写能够满足客户需求的操作页面，用户通过万维网访问浏览器页面选择需要的服务，信号传输到嵌入式Web服务器中进行处理，然后给STM32控制器发布对应的指令，控制器完成的过程中可以及时将正在处理的信息进行反馈到浏览器页面，这样就可以远程了解现场动态，实现了对嵌入式设备的远程控制和监管测试。

本文证明STM32系列的微处理器采用TCP/IP通信技术与嵌入式系统等技术，实现了嵌入式Web服务器与客户端之间的数据传递，网络化的进步加速了智能家居的发展，并且将价格控制在用户能承受的心里范围之内。

关键词：嵌入式，STM32，Web服务器，TCP/IP

LED Lighting Control System Design Based on Embedded Web

Abstract

Nowadays, with the rapid development of large-scale integrated circuits, many embedded devices appear in our normal life. The development of science and technology drives people's demand for higher quality of life, home life is more and more intelligent, more and more embedded equipment into ordinary people's homes. As a result, we can try to connect the embedded devices in the home with the World Wide Web through the embedded Web server, so as to realize the remote control mode and maximize the resource utilization at very low cost.

We choose the STM32 micro-controller as the main control chip in this article, which has integrated Ethernet control module, through the transplantation of embedded operating system and the corresponding protocol stack, together to build the embedded Web server inside the machine. For the implementation of this project, my main work is as follows: according to the project requirements and hardware system based on STM32F407 microprocessor, complete the design of hardware circuit and overall software flow chart. To enable the device to multitask, the kernel of the micro-operating system can be transplanted to the STM32 controller, and the communication protocol stack can be transplanted to the micro-operating system to supplement and perfect the driver of the network interface layer, and write HTTP application according to the development requirements. Using the HTML language to write the operation page that can meet the customer's needs, the user visits the browser page through the World Wide Web to select the required service, the signal is transmitted to the embedded Web server for processing, and then the corresponding instruction is issued to the STM32 controller.

This paper proves that STM32 series of microprocessors adopt TCP/IP communication technology and embedded system technology to realize the data transfer between embedded Web server and client, and the progress of networking accelerates the development of smart home, and controls the price within the mind range that the user can bear.

Keywords: embedded, STM32, Web server, TCP/IP

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题的研究意义 1

1.2 国内外发展趋势 1

1.3 嵌入式Web服务器 2

第二章 STM32硬件系统平台 3

2.1 概述 3

2.2 STM32控制芯片 3

2.3 以太网模块 4

2.4 编译环境MDK 5

第三章 LwIP协议栈 6

3.1 简介 6

3.2 TCP/IP协议栈概述 6

3.3 LwIP协议的移植 6

3.4 LwIP底层驱动程序 7

第四章 Web server的设计与应用 8

4.1 HTTP协议 8

4.2 嵌入式Web服务器的设计 9

4.3 服务器网页设计 9

4.4 CGI通用网关接口 10

第五章 系统调试与实验 11

第六章 总 结 14

致 谢 15

参考文献 16

附 录 17

第一章 引 言

1.1 课题的研究意义

网络时代的快速发展，人们也已经开始大量研究通过网络控制远程设备，对一定范围内的嵌入式设备进行安全可靠的操作，而且万维网是我们身边最方便且花钱最少就可以使用的，从根本上节省人力物力，这也已经成为全世界工控业内的主流远程控制技术。基于嵌入式Web服务器的远程设备能够很好的处理不同网络之间设备的互联互通，而且通信的距离足够远，这是我们所接触到最为广泛的网络，优化了传统设备之间的连接方式，设备操作也越来越智能化，这就是网络带给工业和家居生活的便捷性。比如在炎热的季节，我们可以在回家前通过浏览器页面打开家里的灯具，并提前打开空调等设备，调整好合适的温度，这对我们的日常生活带来了无穷的便利，我们就可以把节省下来的时间用到更有意义的事情上去，提高了人们生活的幸福感。

主流的通用Web服务器是广大互联网网站的首选，伴随着设备所能使用的功能越来越强大，网络中各个节点所要面临的数据处理能力也要得到相应的提升，并且很多企业项目对突发情况需要极其优秀的预判和处理能力，很显然传统的设备在面对庞大的数据量面前无能为力，进一步造成系统延迟，给企业造成不可避免的损失，已经满足不了现在的业务需求了。那如何才能在不增加昂贵的设备情况下极大的提升整个系统运行的流畅度，答案就是将多个分散的基于嵌入式Web服务器的不同型号的设备通过统一的网络通信方式连接起来，使需要处理的数据量均匀的分散到处于空闲状态的设备上去，使每台设备的性能得到充分的利用，无形中节约了成本，实现资源利用最大化。

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