关键词：Web服务器 单片机 uC/OS-II TCP/IP协议栈 动态IP配置
随着信息时代的到来，特别是互联网的迅速普及，人们开始越来越多地接触到一个新概念--嵌入式产品。将嵌入式系统接入Internet。不仅实现了设备的远程控制、维护和升级，而且可实现资源共享。通过网络对设备进行监控，一个外部界面是必不可少的，利用Web浏览器可使用户通过网络对远程系统实现管理和更新，大大简化了人机界面的设计。若在系统中嵌入实时操作系统，将使系统具有极强的可移植性，另外，硬件设备的添加与裁剪也具有极庞大的灵活性。采用DHCP协议动态获得IP相关信息，使TCP/IP软件不再依赖于存储在芯片中的固定IP地址，这将为大型系统的安装提供方便条件。
本设计的关键是如何在内存资源有限的单片机系统上，利用实时内核uC/OS-II把信息变成可以在互联网上传输的IP数据包，以便通过IE浏览器监控远程设备的状态。
1 网络监控系统概述
本设计采用Internet监控远程设备，整个系统相当于一个网络服务器。客户端通过IE浏览器对该服务器进行访问，实时地获得设备的状态信息，以便对设备进行控制和维护。这样，就要求服务器提供WWW服务，即实现HTTP协议。它应被所有浏览器支持，以保证任何地方的用户都可通过浏览器下达命令。在网络接口上，本系统选择以太网为其运行的网络环境。图1所示为HTTP设计模型。首先，客户端的浏览器与Web服务器使用一个或多个TCP连接，通过80号端口进行通信，浏览器通过HTTP协议浏览事先存储在EEROM中的控制网页，通过该网页传递控制命令到网络服务器，然后服务器对命令进行解析，调用相应的函数控制外部I/O设备。
整个设备监控系统包括硬件和软件两部分。在硬件部分嵌入了TCP/IP协议栈。因系统资源有限，在保持协议分层体系结构的前提下，应尽量精简协议内容。根据网络监控系统的原理，本系统实现了以下协议：DHCP、HTTP、TCP、IP、ICMP、ARP。
2 硬件平台设计
本设计采用以太网作为网络的运行环境，在硬件上需要有网络控制芯片。目前市场上有许多以太网络控制芯片，但其大多数都耗电量高、功能复杂，不适合用于价格低廉的嵌入式系统中。在这里选用RTL8019AS，其好处是NE2000兼容、软件移植性好、接口简单、不需转换芯片如PCI-ISA桥等。而单片机选择89C55，它有20K的ROM，内部结构简单，只要代码能够移植于它，就能较轻松地移植于其它架构的CPU，比如ARM等。图2为硬件原理框图。24C64用来存储物理地址及设备的相关信息等；外部RAM为数据处理提供缓存。系统提供了RS232接口用来进行测试，提供了RJ45接口以便连接到以太网。
3 操作系统的选择
根据监控系统的特点，系统必须满足实时性和并发性的要求，以便更好地支持TCP/IP运行时的调度，所以应用软应该基于嵌入式实时操作系统。适合于片上的实时操作系统比较多，但是代码公开且适合移植51系列单片机的却很少，主要有uC/OS-II、RTX51、Small RTOS51等。实时内核uC/OS-II是专门为单片机嵌入式应用而设计的，图3为嵌入式实时操作系统的内部结构图。它主要采用标准的ANSI C语言写成，与硬件有关的部分使用汇编语言编写，以使操作系统能很方便地移植到其它的处理器。可见，使用嵌入式操作系统时，应用软件只与上层的代码有关与处理器无关，在进行软件移植时仅需对与硬件相关的底层函数进行修改，因此这样的应用软件具有良好的可移植性和稳定的可靠性。在uC/OS-II下编写TCP/IP协议，比传统的前后台系统要方便很多；用它分析内存缓存区，使用前申请，使用后释放，可有效地利用系统资源。在程序设计时将TCP/IP协议栈做成任务，而用户程序在另外的任务中运行。这样，单片机可在完成原来控制系统功能的前提下，实现网络通信。从代码长度上看，实现基本功能的TCP/IP协议栈比Linux等其它操作系统优势更大。
4 软件设计
软件设计是网络监控系统设计的重要部分，主要完成RTL8019AS的驱动、uC/OS-II对应系统的管理及TCP/IP协议栈的实现。
4．1 uC/OS-II操作系统的应用
uC/OS-II可以根据需要进行相应裁剪后移植到51单片机上。用它对系统进行管理，使得程序易读，且便于移植。藽/OS-II主要负责管理网卡初始化、创建系统资源、创建任务等三部分工作。在系统资源的创建上，使用TxSem、RxSem信号量及TxQFIFO队列。当需要发送或接收数据时，触发RTL8019AS中断，CPU将中断向量进入中断服务子程序，进行事件处理。中断服务子程序根据RTL8019AS内部中断状态寄存器IMR的值确定系统所处状态，通过两个信号量TxSemPost和RxSemPost切换系统任务，使系统相应信号量的一个任务进入就绪态。发送数据帧的过程是通过检查信号量TxSemPost而进行的相应处理，为了保证数据正确到达客户端，这里采用了多次发送机制。当信号量RxSemPost到来时，开始接收数据。如果数据帧正确，就根据数据包的大小申请合适的内存空间存放该数据，然后根据接收帧的目的地址的正确与否决定是否将该帧提交给上层应用程序。若无误则解析数据报头，进行相应处理。
4．2 RTL8019驱动
RTL8019AS完成数据包和电信号之间的相互转换。驱动程序主要包括芯片初始化、收包、发包三部分。物理信道上的收发操作采用以太网协议802.3帧格式。系统收发数据包的原理是单片机先将待发送的数据包存入RTL8019芯片RAM，给出发送缓冲区首地址和数据包长度（写入TPSR、TBCR0，1）后，启动发送命令（CR=0x3E），即可实现RTL8019的发送功能。RTL8019会自动按以太网协议完成发送并将结果写入状态寄存器。RTL8019芯片接收缓冲区构成一个循环FIFO队列，PSTART、PSTOP两个寄存器限定了循环队列的开始和结束页，CURR为写入指针，受芯片控制，BNRY为读出指针，由主机程序控制。根据CURR==BNRY+1？可以判断出是否收到新的数据包，新收到的数据包存于以CURR指出的地址为首址的RAM中。当CURR==BNRY时，芯片停止接收数据包。
4．3 网络协议栈的实现
基于TCP/IP协议可以实现多种功能，本文主要讨论HTTP协议，也就是Web服务在应用层的主要构成协议。由于TCP/IP协议栈本身是一种层式结构，所以在协议栈的设计上采用模块化思想，逐层实现，然后通过对各层接口函数的调用实现完整的协议栈。实现TCP/IP协议栈的大致流程如图4所示。
要想将嵌入式系统作为一个终端并用TCP/IP连接起来，就必须设定IP地址、网关和子网掩码等信息。为了增强系统的灵活性，需要一种自动配置能力，即系统自动从中心服务器获得IP地址等信息。实现这一功能的标准方法是通过主机动态配置协议（DHCP）。DHCP是基于UDP层之上的应用，采用端口68和67以广播的形式进行通讯，它的工作主要包括探查、赋予、请求、确认等操作。
HTTP协议选择定义请求-应答机制获得Web服务器上的文件。当用户访问Web服务器中的网页时，一个HTTP请求就会以多行字符串的形式从浏览器发送到Web服务器，第一行指定一个方法GET，后面跟着一串参数。服务器对客户端的应答需包含HTTP报文头，如果请求成功，还包括文档本身，这些信息沿TCP连接发送，直至传送完成断开连接。含量少量信息的报文头包含成功或失败状态及传输文档的内容类型（文本、HTML、GIF图形等）。所有连接的相关信息如IP地址、客启端口号、序列号、应答号及TCP状态等被放入一个结构体，结构体的每个元素均可看作一个连接状态。服务器进程关闭连接表示本次响应结束。网页信息以HTML文本格式存储于EEROM中，Web服务器创建局部变理以匹配文档中的特殊字符，这些信息通过HTTP协议沿TCP连接发送到浏览器，服务器在应答文档中碰到合适的字符，就替换一个变量值，实现动态网页。
为了在服务器和客房端之间传递HTTP请求和应答信息，需要一个可靠的通信信道，这由传输控制协议TCP提供。TCP提供一种面向连接的可靠的数据流服务，它的主要任务是创建进程到进程的通信。数据传输分三个阶段进行：建立连接、传输数据、断开连接，实现起来相对复杂。由于嵌入式系统是服务器端，总是对客户的连接请求给予响应，从不主动发起连接请求，因此只要在保证嵌入式系统能够对TCP分组进行正确响应的前提下，就可以对TCP协议进行大幅度简化。嵌入式系统总是响应客户连接，始终是被动地打开连接，所以只需为建立连接过程中的嵌入式系统提供LISTEN、SYN_RCVD两种状态即可。虽然比标准状态变迁图中缺少了CLOSED、SYN_SENT状态，但LISTEN、SYN_RCVD足以描述系统建立连接时的状态。当系统在传最后一个数据包时，设置FIN，要求终止当前连接。连接主动关闭和同时关闭两种情况都是可能发生的，因此只需为系统提供主动关闭和同时关闭涉及到的状态即可。
为了在主机之间传递TCP段，需要实现IP协议。IP协议的实现比较复杂，但是从实现Web服务器这一特定的要求出发，主要需要把握如下两点设计思想：第一，对接收到的IP数据报进行处理，向上层协议进行提交；第二；负责对TCP报文、ICMP报文进行封装，交给数据链路层进行装帧。实际上这是IP协议最基本的功能，也是Web服务器在网络层必需的功能。ICMP协议负责传递差错报文及其它需要注意的信息，Ping利用ICMP协议的回响功能实现主机/服务器是否有应答的测试。Ping的实现主要由ping请求、ping应答和回显操作三个函数完成。
实时内核uC/OS-II下的网络监控系统的设计
SEO是Search Engine Optimization的缩写，用英文描述是to use some technics to make your website in the top places in Search Engine when somebody is using Search Engine to find something，翻译成中文就是“搜索引擎优化”，一般可简称为搜索优化。\x0d\x0a\x0d\x0aSEO的主要工作是通过了解各类搜索引擎如何抓取互联网页面、如何进行索引以及如何确定其对某一特定关键词的搜索结果排名等技术，来对网页进行相关的优化，使其提高搜索引擎排名，从而提高网站访问量，最终提升网站的销售能力或宣传能力的技术。 \x0d\x0a\x0d\x0a搜索是除了电子邮件以外被用得最多的网络行为方式。通过搜索引擎查找信息是当今网民们寻找网上信息和资源的主要手段。搜索引擎营销已经成为网络营销最重要的组成部分。如何使自己的网站被主要的搜索引擎收录、然后获得较高的排名，成为网站建设者们绞尽脑汁的话题。 \x0d\x0a\x0d\x0a在国外，SEO开展较早，那些专门从事SEO的技术人员被Google称之为“Search Engine Optimizers”，简称SEOs。 \x0d\x0a\x0d\x0aSEM是Search Engine Marketing的缩写，中文意思是搜索引擎营销。SEM是一种新的网络营销形式。SEM所做的就是全面而有效的利用搜索引擎来进行网络营销和推广。SEM追求最高的性价比，以最小的投入，获最大的来自搜索引擎的访问量，并产生商业价值。\x0d\x0a 现在随着互联网的深入生活，SEM也是随之而来，方便人们的生活，例如现在大家都普遍使用的B2C网站，还有网上缴费等等，这些都是属于SEM。\x0d\x0a\x0d\x0a两者关系：\x0d\x0a1、seo是sem的有力保证之一\x0d\x0a seo通过优化网站关键词，使网站在搜索引擎中获得良好的排名，继而给网站带去有价值的精准流量，不仅增加了网站的曝光率，而且让有需求的潜在客户了解到网站的产品和信息。\x0d\x0a2、seo是sem的充分但不必要条件\x0d\x0a seo虽然为sem提供了有力的保证，但两者之间并不能化为等号!sem之所以高于seo就是因为其在优化的基础上开展营销，举例说明：一个家电商场举行活动，宣传员在店外宣传，主动寻找有意向的客户，宣传员将客户请进店的过程就是 seo的过程，而剩下的销售是否能完成就得靠店内销售人员的能力了，这个过程就是sem的过程,所以说seo是sem的充分但不必要条件!\x0d\x0a3、sem指导seo\x0d\x0a seo的目的就是为sem服务，当通过seo使sem取得很好的销售，这无疑是可喜的，但是哪一天当你发现自己的网站明明排在搜索引擎第一位，或是自己的的网站通过某某关键词来的流量也确实不少，但网站的咨询，销售都少的可怕，这时你要审视你的关键词定位了。1、SEM：abbr. 标准电子组件（Standard Electronic Modules）；扫瞄式电子显微镜（scanning electron microscope）
2、SEM是Search Engine Marketing的缩写，中文意思是搜索引擎营销。SEM是一种新的网络营销形式。SEM所做的就是全面而有效的利用搜索引擎来进行网络营销和推广。SEM追求最高的性价比，以最小的投入，获最大的来自搜索引擎的访问量，并产生商业价值。
SEM可以在搜索引擎中进行品牌的维护，将品牌的负面信息尽可能少的呈现在搜索用户面前，可以预防竞争对手在网络上恶意的诬陷。同时可以在进行正面和商业信息的推广，进而达到品牌推广的目标！seo优化和百度竞价的优缺点
一、竞价排名的优点与缺点。
优点：
1、见效快、充值后设置关键词价格后即刻就可以进入百度排名前十，位置可以自己控制。
2、关键词数量无限制、可以在后台设置无数的关键词进行推广，数量自己控制，没有任何限制。
3、关键词不分难易程度、不论多么热门的关键词，只要你想做，你都可以进入前三甚至
缺点：
1、价格高昂、竞争激烈的词，单价可以达到数元甚至数几十元RMB，一个月就要消费数千元甚至数万元RMB，
如果是长期做，那就需要长期花费如此高昂的费用。
2、管理麻烦、如果要保证位置和控制成本，需要每天都进行价格查看，设置最合适的价格来进行竞价。
3、人员管理、需要专人进行关键词的筛选，挑取适合的关键词，衡量价格，检查效果，这样就会再付出一位
员工的工资（武汉负责这方面的人员月薪在2000-4000左右）。
4、引擎的各自独立性、每个引擎都是各自单独的，你在百度做了竞价后，谷歌那不会出现排名，雅虎那也不
会出现排名，如果你想要所有引擎都出现排名，那就要重复花费数倍的推广费用。
5、稳定性差、一旦别人出的价格比你的高，那你就会排名落后；一旦你的帐户中每天的预算消费完了，那你
的排名立刻就会消失。
6、恶意点击、竞价排名的恶意点击非常多，你的一半的广告费都是被竞争对手、广告公司、闲着无聊的人给
恶意点击消费掉了，这些人不会给你带来任何效益，而且你也无法预防。
跟什么样的人学习SEO，决定你成为什么样的人
如果我们跟弱者学习，那么我们就会成为弱者，如果我们跟强者学习，我们才能成为强者，所以跟着什么样的
人混，决定了你在这个行业的走向，有这么一个男人，他从08年每天晚上都在网上给大家分享SEO的系统知识，还
有解决问题的思维，一直到现在已经过了6个年头，在他的培养下，诞生了一大批优秀的SEO主管经理，以及创业人
员，他也成为了SEO行业当之无愧的教父级人物，你知道他是谁吗？你想跟他学吗？这不是问题，你只需要付出时
间，什么都不不要付出，就可以听到他的课，想听的话，可以加这个群，首先是二六四，然后后边的三位数字：七
八三，最后的三位数字是：六零二，按照顺序组合起来，就可以找到我们心中的偶像，让你知道，什么叫SEO牛人
的课程。
二、seo的优点与缺点。
优点：
1、价格低廉、网站优化维持一年排名的费用也许只是做竞价一到两个月的费用，相比竞价要便宜的多。
2、管理简单、企业无需专人管理，一切都由网站优化服务商为您维护，企业所要做的只是不定期观察下排名
位置是否稳定即可，省下了您聘请专业人员为您管理的费用。
3、引擎通吃、网站优化最大的好处就是没有引擎的各自独立性，即便您只要求针对百度进行优化，但结果是
谷歌、雅虎还是其他的搜索引擎，排名都会相应的提高，会在无形中给您带来更多的有效
访问者。
4、不用担心恶意点击、我们所做的效果是自然排名，不会按点击付费，不论您的竞争对手如何点，都不会给
您浪费一分钱。
5、稳定性强、用正规网站优化手法做好了排名的网站，只要维护得当，排名的稳定性非常强，所在位置数年
时间也许都不会变动。
缺点：
1、见效慢、通过网站优化获得排名是无法速成的，一般难度的词大约需要2-3个月的时间，如果难度更大的词
则需要4-5个月甚至更久，建议企业可以在销售淡季进行网站优化工作，到了销售旺季时排名也基本稳定了。
2、排名规则的不确定性、由于搜索引擎对排名有各自的不同规则，有可能在某天某个搜索引擎对排名规则进
行了改变，那时也许就会出现原有的排名位置发生变动，这个是很正常的现象，届时我们将会以最快的速度研究最
新的规则，将网站重新恢复排名。
3、关键词区分难易程度、竞争过于火爆的关键词，例如、手机、MP3等，做优化排名难度是很大的，这需要非
常长久的时间，而且价格也会非常高昂，所以难度太大的词不适合做优化。
4、关键词数量有限、做网站优化一个页面推荐只做一个关键词，最多不超过3-4个，其中1-2个是主词，剩余
1-2个是分词，做不到竞价排名那种想做多少做多少的效果。
5、排名位置在竞价排名之后、这个是由百度的规则决定的，自然排名所在的位置只能在竞价排名的网站之后
，如果第一页全都做满了竞价排名，那自然排名只能出现在第二页，目前此种情况仅百度存在。
综合分析、 综合以上优点与缺点相比，网站优化的整体效果是远强于竞价排名的，价格也是比竞价排名低了
数倍，那些声称“这么贵，那不如做竞价排名了”的企业都只是用网站优化的价格与他做了每日成本控制的百度竞
价相比的，他们没有考虑网站优化后的网站在所有引擎都会有排名提高的效果，也忽略了做其他搜索引擎竞价将要
花费的成本所造成的错觉。
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