AVT-5166.pdf

PROJEKTY

Dodatkowe materiały >>

Serwer HTTP

Opisywany projekt może

posłużyć jako bazowy do

realizacji wielu różnych

urządzeń kontrolowanych

poprzez sieć Internet lub

Ethernet. Jest klasycznym

przykładem użycia prostych

i ogólnie dostępnych narzędzi

do realizacji ambitnego zadania.

Autor zaimplementował pomiar

temperatury i sterowanie

funkcją włącz/wyłącz za

pomocą strony WWW, jednak

korzystając z opisywanego

rozwiązania, można zbudować

urządzenie służące do

realizacji znacznie bardziej

zaawansowanych zadań

i kontroli wielu różnych

parametrów.

Rekomendacje:

serwer HTTP może stanowić

inspirację dla konstruktorów

projektujących urządzenia

i instalacje kontrolowane zdalnie,

np. dla inteligentnych budynków.

Sieć Internet jest dziś prawie w każdym

domu, a większość z nas posiada stały dostęp

do Internetu. Dlaczego zatem nie wykorzystać

tego ogólnie dostępnego medium do komunika-

cji z mikrokontrolerem? Podłączając go do sieci

uzyskuje się wygodną, dwukierunkową komuni-

kację niemalże z dowolnego miejsca na świecie.

W prezentowanym urządzeniu mikrokontroler

pełni rolę serwera http. Wartości zmierzonej

temperatury i przyciski sterujące wyświetlane

są na stronie WWW. Zastosowanie przeglądarki

stron internetowych jako interfejsu użytkowni-

ka, zwalnia użytkownika z konieczności instalo-

wania i poznawania dodatkowych programów

komunikacyjnych. Dzięki łatwej, intuicyjnej

obsłudze, z układu może korzystać każdy, kto

umie poruszać się po Internecie. Na wygene-

rowanej przez urządzenie stronie internetowej

wskazywane są temperatury minimalna i mak-

symalna oraz wyświetlane są przyciski umożli-

wiające wyzerowanie temperatur, i sterowanie

obciążeniem dołączonym do przekaźnika.

Budowa

Schemat serwera HTTP przedstawiono na

rys. 1 . Jego sercem jest mikrokontroler ATme-

ga32 ﬁrmy Atmel, pracujący z zewnętrznym

rezonatorem kwarcowym. Do połączenia mi-

kroprocesora z siecią Ethernet zastosowano

moduł NM7010A ﬁrmy Wiznet, zawierający

wszystko to, co jest potrzebne do umożliwienia

Atmedze komunikowania się za pomocą proto-

kołu TCP/IP. Producent wyposażył go w gniaz-

do RJ-45 oraz 2 diody LED informujące o stanie

interfejsu. Moduł komunikuje się z otoczeniem

za pomocą interfejsu I 2 C, co nie jest bez zna-

czenia, ponieważ konieczne jest użycie tylko

dwóch doprowadzeń portów. Napięcie za-

silania modułu jest równe 3,3 V, jednak na

doprowadzeniach interfejsu I 2 C dopuszczalne

jest używanie napięć o poziomach TTL, bez ko-

nieczności stosowania dodatkowych układów

dopasowujących poziomy napięć. Układ scalo-

ny W3150A umożliwia otwarcie 4 niezależnych

gniazd komunikacyjnych ( sockets ). Gniazda

dzielą pomiędzy siebie bufor danych o wielko-

ści 16 kB. Powód, dla którego wybrano właśnie

ten moduł komunikacyjny był taki, że kompila-

tor Bascom ma gotowe do użycia funkcje jego

obsługi, co znacznie skraca czas od pomysłu do

realizacji.

Komunikacja przy pomocy I 2 C wymaga, aby

każde urządzenie podłączone do interfejsu

posiadało swój adres. Tak jest również w przy-

padku użytego modułu komunikacyjnego. Jego

adres można ustalić za pomocą doprowadzeń

oznaczonych jako A8...A14 (A14 to bit bardziej

znaczący), na które należy podać albo stan niski

zwierając je do masy, albo stan wysoki podając

poprzez rezystor zasilający o wartości 10 k V

napięcie 3,3 V. W opisywanym urządzeniu

adres modułu ustalono na 80H, czyli binarnie

10000000. Oczywiście w zależności od po-

AVT–5166

W ofercie AVT:

AVT–5166A – płytka drukowana • AVT–5166B – płytka drukowana + elementy

PODSTAWOWE PARAMETRY

• Napięcie zasilania: 12 VDC

• płytka dwustronna, z metalizacją, o wymiarach (118×69) mm

• komunikacja: Ethernet (moduł NMZ01A)

• oprogramowanie w Bascom AVR

• mikrokontroler ATmega 32

PROJEKTY POKREWNE wymienione artykuły są w całości dostępne na CD

Tytuł artykułu

Nr EP/EdW Kit

Internetowy interfejs dla mikrokontrolera

EP 3-5/2002 AVT-5055

„Wyświetlacz” ethernetowy

EP 12/2007-1/2008 AVT-5118

Uniwersalny interfejs internetowy

EP 4-5/2006 AVT-927

Karta przekaźników z interfejsem Ethernet

EP 2/2007 AVT-966

Uniwersalny interfejs ethernetowy

EP 1/2007 AVT-1443

Karta wejść z interfejsem Ethernet

EP 10/2006 AVT-953

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2009

Serwer HTTP

Na CD karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów

oznaczonych na Wykazie Elementów kolorem czerwonym

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R2, R3, R7: 10 k V

R4, R5, R6: 4,7 k V

R8: 1 k V

Kondensatory

C1, C2, C6, C8, C10: 100 nF

C3, C4: 33 pF

C5: 100 m F/16 V

C7, C9: 10 m F/16 V

Półprzewodniki

U1: 7805

U2: LM2937ET-3,3

U3: DS1820

D1: 1N4148

T1: BC557B

T2: BC337-40

M1: NM7010A

M3: ATmega32

BR1: mostek prostowniczy 1 A

Inne

S1, S2: mikroswitch

XTAL1: 11,059 MHz

CON1, CON2: ARK2 5 mm

P1: przekaźnik 12 V

trzeb można ustawić dowolny inny adres, który

później należy przypisać odpowiedniemu para-

metrowi komendy CONFIG TCPIP.

Krótki opis protokołu HTTP

Protokół HTTP standardowo korzysta z por-

tu numer 80 (TCP). Po wpisaniu adresu w prze-

glądarce internetowej nawiązuje ona połącze-

nie z otwartym gniazdem komunikacyjnym

serwera i wysyła zapytanie. Typowe zapytanie

przeglądarki wygląda jak niżej:

GET /nazwa żądanego zasobu HTTP/1.1

Accept: image/gif, image/x–xbitmap, image/

jpeg, image/pjpeg, */*

Accept–Language: pl Accept–Encoding: gzip,

deﬂate

User–Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE

6.0; Windows 98; BCD2000)

Host: 127.0.0.1

Connection: Keep–Alive

Pierwsza linia zapytania informuje serwer

o tym, do jakiego zasobu żąda dostępu użyt-

kownik. Kolejne wiersze niosą informacje o ak-

ceptowanych przez użytkownika rodzajach

plików, rodzaju przeglądarki, systemu operacyj-

nego i innych szczegółach związanych z trans-

misją danych. W przypadku opisywanego

urządzenia wystarczająca jest analiza pierwsze-

go wiersza, określającego rodzaj informacji, do

której dostępu żąda użytkownik. Odpowiedź

serwera wygląda następująco:

HTTP/1.0 200 OK{010}{013}”)

Keep–Alive; timeout=15,

max=100{010}{013}

Connection: Keep–Alive{010}{013}

Transfer–Encoding: chunked{010}{013}

Content–Type: text/html; charset=iso–8859–

2{010}{013}{010}{013}

Każdą wysyłaną linię kończą znaki CR i LF.

Po wysłaniu pustej linii do przeglądarki klien-

ta następuje transmisja właściwej treści strony

internetowej. Transmisję należy zakończyć za-

Rys. 1. Schemat elektryczny serwera

mykając gniazdo komunikacyjne, co instruuje

przeglądarkę o zakończeniu przesyłania treści

strony. Innym zapytaniem, na które musi odpo-

wiadać urządzenie jest zapytanie metody POST.

Instruuje ono serwer o konieczności przesłania

danych formularzy. Urządzenie wykorzystuje

tę metodę do przesłania hasła wymaganego

do zmiany stanu przekaźnika. Metoda POST

jest lepsza od metody GET, ponieważ zmienna

zawierająca hasło nie jest „doklejana” do ad-

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2009

PROJEKTY

resu przez przeglądarkę, tylko jest przesyłana

w sposób niewidoczny dla użytkownika. Dzię-

ki temu nie ma możliwości podejrzenia hasła

przez osoby postronne oraz nie jest ono zapisy-

wane w historii przeglądanych stron. Przykład

zapytania metody POST podano niżej (może on

nieznacznie różnić się w przypadku różnych

przeglądarek):

POST /index.htm HTTP/1.1

Host: 127.0.0.1

User–Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0;

Windows 98; BCD2000)

Content–Length: 7

Content–Type: application/x–www–form–

urlencoded

Pwd=123

Linia Content–Length zawiera liczbę infor-

mującą o długości w bajtach przesyłanej za-

wartości (w tym przypadku hasła) z wyłącze-

niem części nagłówkowej. Linia z hasłem nie

zawiera znaku końca wiersza, dlatego należy ją

pobierać bajt po bajcie. W zależności od prze-

glądarki, po linii Content–Length , wysyłana jest

pusta linia, a po niej zmienna lub jeszcze kilka

linii innych informacji. Problem kompatybilności

z różnymi przeglądarkami rozwiązano w ten

sposób, że serwer pobiera kolejne wiersze cze-

kając na linię Content–Length . Z niej pozyskuje

informacje o liczbie bajtów do pobrania. Na-

stępnie sprawdzana jest liczba bajtów w bu-

forze odbiorczym, a linie pobierane są tak

długo, aż zawartość bufora będzie o 6 bajtów

większa, niż długość zmiennej Pwd . Zależnie od

przeglądarki, długość linii zawierającej zmienną

może różnić się i stąd te dodatkowo pobierane

6 bajtów, co doskonale sprawdza się w prakty-

ce. Gdy w buforze znajdzie się pożądana liczba

bajtów, są one kolejno pobierane i zamienianie

na zmienną typu string (tekst). Linie pomiędzy

Content–Length a zmienną Pwd nie zawierają

informacji ważnych z punktu widzenia aplika-

cji i są przezeń ignorowane.

Rys. 2. Strona WWW opisywanego serwera

częstotliwość zegarowa szybkiej transmisji I 2 C

wynosi 0,4 MHz i taką częstotliwość podano

jako parametr w programie.

Aby interfejs pracował poprawnie wymaga-

ne jest zezwolenie na przerwania. W Bascomie

służy do tego instrukcja Enable Interrupts .

Po załączeniu przerwań program przechodzi do

pętli głównej. Na początku wykonywane jest

sprawdzenie, czy gniazdo komunikacyjne jest

zamknięte. Jeśli tak, to jest ono przez program

otwierane z użyciem portu 80 i ustawiane

w tryb nasłuchu. Pierwszy parametr komendy

Getsocket określa numer gniazda, kolejny nu-

mer portu, a ostatni opcje dodatkowe. War-

tość 0 oznacza brak dodatkowych opcji.

W kolejnym kroku program sprawdza, czy

w buforze odbiorczym znajdują się jakieś

dane. Jeśli jest on pusty, rozpoczynany jest po-

miar temperatury. Układ DS1820 zastosowany

w urządzeniu był już wielokrotnie opisywany

na łamach Elektroniki Praktycznej i dlatego

pominięto opis części programu zawierający

obsługę odczytu temperatury. Jeśli bufor za-

wiera ważne dane, to rozpoczyna się analiza

zapytania wysłanego przez klienta. Program

sprawdza w jaki sposób rozpoczyna się zapy-

tanie i odnajduje ciąg znaków HTTP. Pomiędzy

ciągiem a nagłówkiem odnajdywana jest na-

zwa żądanego zasobu. Jeśli zostanie rozpo-

znana metoda GET, rozpoczyna się przesyłanie

strony internetowej. W przypadku metody

POST, zanim klient otrzyma kod strony, zosta-

nie pobrane hasło i porównane ze zmienną

programu o nazwie haslo . Gdy wynik porów-

nania będzie pomyślny, to następuje zmiana

stanu przekaźnika i powrót do strony głównej.

W przeciwnym przypadku użytkownik zostanie

poinformowany o błędnym haśle przy pomocy

współpracy z modułem. Kolejne parametry

określają: numer MAC układu W3100A i jego

adres IP, maskę podsieci i adres bramy. Para-

metr Localport zawiera informację o domyśl-

nym numerze portu, który posłuży do otwiera-

nia gniazd komunikacyjnych. Dopuszczalna jest

zmiana parametru poza częścią inicjująca pro-

gramu, w której można podać dowolną jego

wartość, którą można później zmienić. Parame-

try Tx i Rx deﬁniują rozmiary buforów transmi-

syjnego i odbiorczego. Układ W3100A jest wy-

posażony w 4 gniazda komunikacyjne i pamięć

o wielkości 16 kB, po 8 kB na transmisję i od-

biór. Do programisty należy właściwy podział

tej przestrzeni. Każde gniazdo komunikacyjne

zdeﬁniowane jest przez 2 bity parametru. Dwa

młodsze bity dotyczą gniazda nr 0, a najstarsze

gniazda nr 3. Wartość 00 ustala rozmiar bufo-

ra na 1 kB, 01 – 2 kB, 10 – 4 kB a 11 – 8 kB.

W tym ostatnim przypadku możliwe jest użycie

tylko pojedynczego gniazda o numerze 0. Ten

sposób podziału dotyczy zarówno bufora od-

biorczego, jak i transmisyjnego. Przypomnijmy,

że każdy z nich ma rozmiar 8 kB.

Jako kolejne ustawiane są parametry in-

terfejsu I 2 C, to jest: adres modułu Ethernet

i szybkość transmisji (parametr Clock ustala-

jący częstotliwość zegara SCL). Standardowa

Opis programu

Na początku programu umieszczono dekla-

rację stałych, które będą używane przez pro-

gram np. do sterowania otwarciem gniazda

komunikacyjnego. Jako kolejne umieszczono

instrukcje wprowadzające nastawy interfejsu

TCP/IP. Są to Conﬁg Tcpip = Int0 , Mac =

12.128.12.34.56.78 , Ip = 192.168.0.50

, Submask = 255.255.255.0 , Gateway =

192.168.2.1 , Localport = 5000 , Tx =

$55 , Rx = $55 , Twi = &H80 , Clock

= 400000.

Pierwszy parametr określa, z którego prze-

rwania będzie korzystał mikrokontroler podczas

Rys. 3. Schemat montażowy

List.1. Kod źródłowy strony głównej w języku HTML

<hr><center><b><font size=6 color=blue>Temperatura wynosi 21°C</b></font></center>

<br><center>Temperatura maksymalna 23 minimalna 20<center>

<hr><center><a href=zeruj>Zeruj temperatury</a></center>

<center><a href=index.htm>Odswiez</a></center>

<br><form action=index.htm method=post >Przekaznik jest Wlaczony

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2009

Serwer HTTP

komunikatu wyświetlanego na odrębnej stronie

internetowej.

– Adres wywoływany w celu wyzerowania musi

pozostać zeruj.

– Adres, do którego odwołuje się formularz,

musi pozostać index.htm , a nazwa pola do

wprowadzania hasła pwd .

Inaczej może być konieczna modyﬁkacja pro-

gramu sterującego.

na podstawce mikrokontrolera. Wraz z mo-

dułem dobrze jest go umieścić w podstawce,

by uniknąć uszkodzenia podczas lutowania.

Mikrokontroler należy skonﬁgurować tak, aby

pracował z zewnętrznym rezonatorem kwarco-

wym. W tym celu, przy pomocy programatora,

należy nadać bitom clksel3...cksel0 wartość lo-

giczną 1.

Strona główna

Kod źródłowy strony głównej, który jest wy-

syłany do przeglądarki przedstawiono na list. 1 .

Pierwsza linia jest odpowiedzialna za automa-

tyczne odświeżanie strony. Parametr content

określa częstotliwość odświeżania w sekundach.

Kod źródłowy możne być zmieniony, jednak wy-

magane jest pozostawienie bez zmian następu-

jących wartości:

Montaż urządzenia

Urządzenie zmontowano na dwustronnej

płytce drukowanej ( rys. 3 ). Montaż rozpoczyna

się od rezystorów i kondensatorów, a kończy

Jan Jaczewski

dzej89@o2.pl

KO N KU R S

WIĘCEJ ŚWIATŁA

Diody superluminescencyjne mają tak intensywne światło i są tak tanie (w ofercie www.sklep.avt.pl ), że

każdemu elektronikowi serce się rwie żeby coś fajnego z nimi zrobić, np. światła dyskotekowe, podświetlenia,

dekoracje, reklamy świetlne, światła ostrzegawcze itd. I Ty powinieneś coś zrobić. Włącz się. Weź udział

w nieustającym konkursie WIĘCEJ ŚWIATŁA. Zrób zdjęcia uzyskanych efektów świetlnych i zamieść je na

specjalnej stronie konkursowej ( wiecejswiatla.ep.com.pl ). Opisy i schematy układów prześlij pod adresem

redakcji redakcja@ep.com.pl.

NAGRODY: za materiał zdjęciowy umieszczony na wiecejswiatla.ep.com.pl

dostaniesz darmową prenumeratę 2 numerów EP (prenumeratorom przedłużamy ich prenumeratę o 2 gratisowe

numery). Opisy i schematy układów mają szansę publikacji na łamach EP – honorarium 250 zł/stronę.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2009

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: