0 前言 

基金资助：2006年四川省教育厅青年基金（项目名称：基于网络的机器设备故障智能诊断监测系统研究  编号：2006B043），2000年四川省科技厅重点攻关项目(项目名称：数控机床运动精度动态测试技术及装置研究  编号：0032785)

随着互联网应用的普及，在工业控制领域，网络测控技术取得了快速发展。而在目前应用的大多数远程测控系统中，系统的硬件采用8/16位的单片机；软件多采用汇编语言编程，仅包含一个简单的循环处理的控制流程；然后单片机与单片机或上位机之间通信通过RS232、RS485或CAN总线来组成局域网，再用PC几作为WEB服务器与INTERNET进行通讯。这样的网络测控设备成本高、体积大、速度慢、功耗大。现在，32位嵌入式CPU价格的下降，性能指标的提高，为嵌入式系统的广泛应用提供了可能性。基于上述情况，我们将嵌入式系统应用于网络测控系统，可大大提高测控系统的性能，降低成本和功耗，体积也大大减小。嵌入式系统一般应用嵌入式操作系统来开发，在嵌入式操作系统的选择上，由于Linux有完整开放的源代码，可针对具体应用修改和优化系统，内核稳定，适用于多种CPU和多种硬件平台，支持网络等特点，因而选择Linux作为嵌入式操作系统。本文设计一个全新的网络测控系统方案，它是基于S3C2410CPU和ARMlinux嵌入式操作系统，采用Java applet的“瘦服务器”解决方案，特别适合对测试数据要进行大量的分析、处理、绘图的网络测控系统，如数控系统运行精度测试。与传统的B/S模式的实时动态网络测控系统相比，它可以减小嵌入式WEB服务器的负担，因为在本系统中，数据分析、处理、绘图应用程序通过服务器下载到客户端运行，同时数据刷新不需要整个网页刷新，数据更新更实时。利用Java技术提供了一个类库，在可以浏览器上显示更为直观、丰富的用户界面(GUI)。与传统的C/S模式相比，客户端不需要安装专用的客户端软件，方便系统软件升级，升级时不需要每一台客户机重新安装，减少其维护和升级成本。

1.硬件系统设计

本系统硬件平台如图１，促CPU选用S3C2410，它是一款流行的嵌入式CPU,它包含一个16/32-bit的RISC(ARM920T)的CPU内核,主频200HZ，内部含有8通道10位AD转换器和大量的Ｉ/Ｏ口,LCD控制器等丰富接口，能运行UCOSII、ARMlinux和WINCE嵌入式操作系统，DM9000是10M／100M以太网接口控制芯片。本硬件系统结构简单，成本低，不需要PC机就可直接接入INTERNET。在客户机上用标准浏览器通过Internet就可以和嵌入式Web服务器通信，成功取代了一台专用PC服务器(插有专用的接口卡和以太网接口卡)或专用的通信芯片。以低成本方便地实现了很多嵌入式设备与Internel的直接互联互通的需求。  

图1 硬件系统框图

２.软件设计

嵌入式操作系统是整个嵌入式系统的核心，本系统选择的ARMlinux系统，由于嵌入式系统的存储容量很小，因此，要把ARMLinux操作系统装入有限的存储容内，就要对它进行裁剪，很多资料都有论述，这里就不再累述，下面介绍整个数据流程，在数据流程图中有两个数据流回路，首先打开浏览器发送请求，经过80端口与服务器建立连接，接着解析并下载资源到客户计算机。客户端下载服务器中的applet程序并运行，同时与服务器建立SOCKET,向服务器1414端口发送请求，服务器侦听到1414端口请求并建立连接，接着进行服务器与客户端间的传输数据，其中1414端口是Java applet运行时与服务器建立的数据传输通道。基于操作系统上的网络测控软件设计，其体系结构如图2：     

2.1 整个系统工作流程

本设计中使用的模型是Java applet的“瘦服务器”，就是b/s和c/s相结合，就是通过b/s模式的浏览后下载一个嵌入在浏览器中的应用程序建立一个类似c/s模型的结构，其流程如图3：

2.2 WEB服务器的实现算法

目前，嵌入式linux主要有三个Web 服务器:，HTTPD、THTTPD和BOA，为了节省存储空间，同时又要满足实时性要求，本系统独立设计嵌入式WEB服务器，其算法如图4:

2.3 网页编写

当用户需要采集数据时，只需在客户端点击网页，就可实时显示采集显示数据，该网页采用html语言，html语言中必须有Applet标签，其关键原代码如下，其中Draw1.class为java applet:

<Applet code="Draw1.class" width=600 height=400>

2.4 Java Applet程序设计

Java Applet 是用Java 语言编写的一些小应用程序，这些程序是直接嵌入到页面中，由支持Java的浏览器(IE 或 Nescape)解释执行能够产生特殊效果的程序。现在大多数网络浏览器都支持Java的，Applet运行于浏览器上，可以生成生动美丽的页面，进行友好的人机交互，同时还能处理图像、声音、动画等多媒体数据。Applet在Java的成长过程中起到不可估量的作用，到今天Applet依然是Java程序设计最吸引的人之一。它可以大大提高Web页面的交互能力和动态执行能力。包含Applet的网页被称为Java-powered页，可以称其为Java支持的网页。 当用户访问这样的网页时，Applet被下载到用户的计算机上执行。由于Applet是在用户的计算机上执行的，所以它的执行速度不受网络带宽或者Modem存取速度的限制，用户可以更好地通过Applet来实现信息数据的传输和产生美妙的多媒体效果。本次设计的功能结构先是浏览器处理<applet>标签，再将applet程序装入并创建applet对象，接着就是执行applet程序，不过因为程序中使用了Runnable接口来实现数据更新线程的，所以applet程序是第一次执行时不会执行Runnable接口的start（）方法，而是applet程序结构默认的start（）方法，再执行绘图模块，最后回调Runnable接口的start（）方法来建立数据更新线程，数据更新后再绘图并回调，这样就实现了不断更新数据和图形。其流程如图5。功能模块及实现函数：

public void init()：实现对客户端程序中某些变量的初始化。

public void start()：由于我们要不断的对图形的更新，所以我们需要重启applet程序并建立新线程。

public void run()：通过线程建立socket连接来获取新数据。

public void update(Graphics g)：将当前获取的最新的数据重新绘制成我们需要的图形。

 3.测试及结果：

首先建立好基于S3C2410嵌入式开发环境，把编译好的booloader、嵌入式linux内核和ramdisk烧入FLASH中， WEB服务器和Java applet放在在同一个目录。运行时先起动我们设计服务器，动态加载相关驱动，在PC机的浏览器上输入嵌入式系统的IP地址，采集的数据就可以动态显示在网页上。

要使Java applet在下载到客户端运行并建立SOCKET传输数据，在windows系统IE浏览器配置较简单，而在linux系统下实现相对复杂，因为applet程序是不容许随便就访问本地系统资源的，对远程访问更是有严格的控制的，不过还好可以通过改变其权限规则来实现远程访问，但那都要设定具体的远程地址和端口的，最后通过修改权限规则后浏览成功。下面主要介绍在linux系统下Mozilla浏览器配置方法：

cd /usr/lib/mozilla/plugins

ln –s /usr/java/jdk1.6.0_01/jre/plugin/i386/ns7/libjavaplugin-oji.so

在/usr/java/jdk1.6.0_01/jre/lib/security/java.policy文件的后面加入

Permission java.net.SocketPermission “202.115.148.200:1414”,

“accept,connect,listen,resolve”；

通过信号发生器发出正弦波，改变输入，显示和刷新效果都很好，测试结果如图6:

4 结 论

本文作者创新点是首次成功在S3C2410CPU和ARMlinux嵌入式操作系统基础上实现了Java applet的“瘦服务器”解决方案，该方案充分利用嵌入式WEB服务器的特点，把传统的B/S与C/S模式完美结合，采集的数据能够在以图形形式在浏览器上实时刷新。该方案已成功运用在科技攻关重点项目数控系统远程精度测试，它同时具有一般通用平台性能，有一定的应用推广价值。

参考文献：

[1] 黄天戍，余智欣等.新型嵌入式Web服务器系统的设计与研究[J].计算机工程，2005.11:179

[2] 刘振纲,刘成安,卢剑翔. 移植标准L i n u x到s3C2410[J]. 微计算机信息, 2006.11-2:152-153.

[3] 苗君, Linux 下Java 与C 的数据交换[J]. 计算机与现代化,2006.7:39-40.