為嵌入式系統配備 HTML（超文本標記語言）服務器使其能夠通過標準 Web 瀏覽器與用戶（或開發人員）進行通信。該服務器占用的代碼相對較少，幾乎可以在任何現代 MCU 上實現，以提供可用作儀表板、控制面板或幾乎任何類型的用戶界面的 GUI。在這篇動手文章中，我們將提供一個在 Microchip PIC32 MCU 上實現的 Wi-Fi? 無線 Web 服務器的實際示例，它可以作為在您選擇的平臺上進行類似設計的基礎。

　　在這篇由兩部分組成的文章的第一部分中，我們將檢查硬件/軟件選擇、添加 I/O 屏蔽以及熟悉網絡軟件庫。

　　構建塊

　　由于涉及內存和處理能力要求，該項目基于 32 位處理器。基本的 TCP/IP 堆棧可以在一些現代 8 位機器上實現，例如Microchip 的 PIC18、STMicro 的 ST8和Atmel 的 AVR 系列，但支持全功能 TCP/IP 堆棧，以及 http 服務器和 Wi 的代碼-Fi 驅動程序，可能會超出他們的舒適度。

　　我搭建的服務器基于PIC32MX795F5因為我在實驗室里已經有了一個（更多關于這個很快）。PIC32MX7xx 系列基于 32 位 MIPS M4K 內核，它具有 5 級流水線哈佛架構，包括一個單周期乘法和硬件除法單元以及 32 個 32 位內核寄存器。此應用中使用的 ‘MX795 系列以 80 MHz 運行，并配備了 10/100 以太網、USB 和 CAN 接口，使其成為通信控制器的理想選擇（圖 2）。PIC32 的 MIPS CPU、大容量內存（512 K 閃存/128 K RAM）和種類繁多的網絡接口，提供更完善的變體，使其能夠處理 TCP/IP 堆棧和 HTTP 服務器的代碼以備不時之需。

　　圖 ：Microchip Technology 的 PIC32MX7xx MCU。（由 Microchip Technology 提供。）

　　Microchip 為 PIC32 制作了幾款適用于 Web 服務器的評估板，包括他們的DM320004以太網入門套件和MRF24WB0MA Wi-Fi 演示板。有幾種低成本的第三方開發板可用于 PIC32，包括Olimex 的 PIC32 Maxi-Web 和 Digilent 的Cerebot Mx7ck，以及由多家制造商提供的 Arduino Uno 板的 PIC32 供電變體，包括 Digilent Uno32使用 Microchip Technologies 的PIC32MX795F512L。

　　由于我已經熟悉 Arduino IDE，并且有一個我為另一個項目獲得的 Uno32 板，它成為服務器的基礎。Uno 板只有一個 USB 接口，所以我訂購了 Digilent 的TDGL011 Wi-Fi Shield 作為我的網絡接口（圖 3a）。我還選擇了 Diligent 的TDG005基本 I/O 擴展板，作為一種工具，幫助我在處理 Wi-Fi 板之前了解一些有關在擴展板卡上執行 I/O 操作的知識（圖 3b）。

　　I/O 擴展板是現成的方便設備集合，其中許多可用于為服務器實現溫度監控器或其他現實世界接口。緊湊型電路板包括數字 I/O（按鈕開關和分立 LED）、模擬 I/O（電位計和 I2C 溫度傳感器）、串行 EEPROM 和幾個大電流 FET 驅動器。該擴展板還有一個漂亮的 128 x 32 像素單色 OLED 顯示屏，可通過 SPI 接口與 MCU 通信并輸出字母數字文本或簡單圖形。一旦服務器啟動并穩定運行，我計劃用它來顯示設備的狀態或用作小型遠程消息傳遞設備。

　　硬件和軟件集成

　　到目前為止，我寫的所有草圖（程序）都相當簡單，只涉及 Arduino 板本身，所以我插入了 I/O 屏蔽，并在教程中找到了一些示例草圖感受一下處理多板系統。我研究了一些示例代碼，它們使用“包含”功能調用各種頭文件，這些頭文件為協議棧和硬件驅動程序提供庫接口。我還對 MPIDE 核心抽象層庫中定義的 String 對象類進行了一些試驗，我需要為 OLED 顯示器的驅動程序或其他 I/O 設備提供數據。結果是一個高度修改的示例草圖，它讀取 I/O 屏蔽電位器上的電壓并將其用作延遲變量，以確定消息在 OLED 上滾動的速度。

　　一旦我對在我的草圖中添加硬件和庫感到滿意，我便將注意力轉向了與 Digilent chipKIT 兼容的 Internet 庫1，這是一個支持 Diligent 板生態系統的參考設計、應用說明和面向網絡的材料的集合。DNETcK 互聯網協議套件庫為使用 Microchip PIC32 MCU 及其外圍設備的 Digilent 處理器板提供全套互聯網協議功能。它包括為 UDP 和 TCP 以及 HTTP 服務器實現 IP 客戶端和服務器功能所必需的軟件類。它的配套庫 DWIFIcK 增加了對 Wi-Fi 的支持。

　　DNETck 包含 TcpServer.pde，這是一個由幾個源文件組成的 HTTP 服務器草圖：

　　HttpServer.pde — 此文件包含所有網絡代碼和基本服務器應用程序。

　　Parser.cpp — 此文件包含用于解析 HTTP 請求消息的代碼。

　　Render.cpp — 此文件包含生成 HTTP 響應消息的代碼和構成消息正文的 HTML 代碼。

　　BoardDefs.h - 該文件包含草圖支持的各種板平臺上的 I/O 引腳的聲明。

　　Parser.h - 這聲明了解析器和草圖的其余部分共享的符號。

　　網絡服務器操作由模塊 HttpServer.pde 中的函數 ServerTask（） 和 Client-Task（） 處理。HTTP 協議和 HTML 響應的詳細信息由 HttpServer.pde 中的 AppTask（） 以及 Parser.cpp 和 Render.cpp 中的代碼處理。

　　所有庫都設計用于像 Arduino 這樣的簡單嵌入式系統，這些系統不運行 RTOS 內核，并且依賴于循環狀態機類型的編程環境，通過主循環進行短而重復的傳遞。盡管這種安排運作良好，但它對軟件狀態機的依賴確實對使用它的應用程序施加了一些限制。該庫的應用筆記包含幾個關于確保應用程序不會阻塞網絡堆棧的定期執行（至少每隔幾毫秒）的可怕警告，并輪詢網絡堆棧的狀態以確保它在開始之前返回跑。

　　在消化了這些注意事項后，我使用 IDE 為我正在使用的硬件配置 TCP 堆棧和 HTTP 服務器，然后再上傳和啟動軟件。

　　參考：

　　Diligent 的支持頁面提供了一個可下載的 zip 文件，其中包含用于將 Network Shield、Wi-Fi Shield 和 PmodWiFi 與 chipKIT MPIDE 一起使用的庫和文檔。這些庫提供以太網（TCP/IP 和 UDP）、USB 主機、USB 設備、CAN 和 Wi-Fi 支持。