一種用VHDL設計嵌入式Web Server的方案

摘要：近幾年嵌入式Internet開始迅猛發展，但絕大多數嵌入式Internet都使用微控制器和相應的軟件來實現。本文介紹一種基于硬件來實現嵌入式Web Server的方案。該方案的核心思想是用VHDL語言來設計實現，并且用FPGA進行驗證。

    關鍵詞：VHDL Internet協議 控制信息協議 數據報

最近幾年隨著Internet應用的迅猛發展，Internet的通信協議，特別是TCP/IP協議，已成為嵌入式Internet的主體構架；然而，僅僅使用嵌入TCP/IP協議對許我應用來說遠遠不夠，它們要求更高層次的信息傳輸和交換方式。在原有嵌入TCP/IP協議基于上加入HTTP/1.1將構成一個功能較為簡單的嵌入式Web Server，它可以接收和發送一些簡單的數據和命令。如果再將這些嵌入通信協議和Web功能用VHDL來實現的話，將大大降低嵌入成本，滿足嵌入式產品對Web功能的要求。

1 嵌入式Web Server中的協議裁減

嵌入式Web Server中用到的通信協議較多，若全部采用，將導致整個嵌入式Web Server異常復雜，而且費用顯著增加。因此，為保證嵌入式Web Server最簡化，必須對一些主要的通信協議進行相關的裁減，減小整個硬件設計的復雜性。

1.1 IP協議

IP在網絡中主要實現2個基本功能：尋址和分段。IP可以根據數據報頭中包括的目的地址將數據報傳送到目的地。在此過程中，IP負責選擇傳送的通道。如果有些網絡內只能傳送小的數據報，IP可以將數據報重新組裝并在報頭域內說明。

    在嵌入式Web Server中，由于只需傳送一些簡單的數據和命令，數據報的長度很小，足以適合在任何網絡中傳送，因此對于分段的功能可以裁減不要。

IP數據包頭如圖1所示。

在IP數據包頭中，服務類型是指一些服務質量的參數，這些參數用于在特定網絡指示所需要的服務。而選項包括時間戳，安全和特殊路由，在數據包中可以沒有。因此，為簡化嵌入Web Server的復雜程度，這2個字段都可以忽略，而且不用作任何處理。標識是發送時用于幫助重組分段包的，段偏移量是指示這個段在數據報中什么位置。由于不采用分段功能，因此這些字段都無須考慮也不用作任何處理，而且標記字段第2位必須為1，表示是不可分段的。

1.2 ICMP協議裁減

ICMP協議用于報告在數據報過程中的錯誤，它在以下幾種情況下發送ICMP消息：未達目的地、超時、參數總是、源擁塞、重定向、回送或回送響應、時間戳和時間戳響應、信息請求或信息響應。

由于嵌入式Web Server只是一個具有簡單Web功能的模塊，并且它對外部傳感器和網絡之間只是簡單的數據傳輸和命令的發布；因此跟成本相比較而言，許多可靠性措施可以忽略不計，只考慮一些必要。在ICMP消息報告中，回送或回送響應消息、信息請求或信息響應消息在網絡信息處理中至關重要，因此予以采用；其它消息報告可以忽略，保證嵌入式We

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