控制网

        为了达到利用Internet强大的网络功能，实现远程控制的目的，需要研究合理的网络接入方案。利用基于TINI平台的嵌入式系统,搭建不同设备接入计算机网络的桥梁。利用嵌入式系统强大的软硬件功能，可以支持不同的设备，实现接入方案的通用性。由于嵌入式系统具备较好的数据处理能力，不仅可以作为简单的网络接口，还可以扩展接入设备的网络功能。

        本次设计方案，IP网络继电器所需的TCP/IP栈和本地控制全部可由TINI平台提供。JAVA运行环境极大地降低了这项任务的复杂性，利用它可以实现通过网络远程访问和控制小型传感器和执行器。本次设计的IP ON/OFF开关，采用一个简单的继电器和微控制器DS80C400构建，它还可以延伸到其他远程监视和控制应用中。本电路由一个成为TINIWebServer的应用进行控制，它直接由TINI运行环境执行，applet服务于主工作站，为了命令和状态返回到TINI运行环境而打开双向通信，并且显示一个用于遥控继电器的图形用户界面。

   

        Com.dalsemi.tininet.http.HTTPServer类属于JAVAKIT里的一个扩展类，它允许开关控制应用程序充当简单的web服务器，其唯一的目的是将applet传递给远端主机，在被主机内部浏览器执行后，该applet就建立了一个于TINI应用程序交换命令和状态的双向TCP连接，它也为显示控制和状态提供了一个图形用户界面。图1描述了整个软件系统的原理图。

    由四个类构成了该应用的开关控制和web服务器接口部分。Power-Switch类通过采用TINI类中的com.dalsemi.system.BitPort  API类，直接接口至硬件。WebWorker类直接来由Software Developer’s Kit （TINI SDK）中的TINIWebServer，负责为到来的HTTP连接提供服务。SwitchWorker类管理applet和TINI应用之间的所有命令和状态通信。TINIWebServer类通过绑定各个类的操作，来实现本应用。

    PowerSwitch类是一个连接硬件的接口，在其构造器内为引脚P5.0创建一个BitPort目标。在该类中，可以执行两种函数，ON函数设定的引脚端口状态是接通继电器线圈的电压；而OFF函数通过清零端口状态，来断开继电器线圈的电压。在图2中的单刀双掷（SPDT）继电器能够工作于常闭或常开位置，即在这两种位置之间切换外部电压源。ON和OFF函数假设电路工作于常开状态，且必须能够被改变至常闭电路状态。为了指示ON/OFF是否对应于BitPort的位置或clear函数，则在该类中引入了一个外部的布尔变量（invert）。另一个函数（setInvert）要求用来初始化invert变量。硬件图描述的是常开电路。

    WebWorker类提供了网络和应用之间的接口。它简单地建立和驱动一个目标（com.dalsemi.tininet.http.HTTPServer），该目标依次产生线程，为每一个到来的HTTP连接提供服务，该类取自于上述的TINIWebserver，无须作任何修改，可以在网络上的任何地方接入，HTTPServer能够提供输入密码，或者接受任何其他形式的控制，仅允许那些授权的用号接入。
    通过将网络和硬件接口组合在一起（图3所示），TINIWebServer允许远程开关控制。例如，drive（）函数通过创建一个WebWorker线程和网页“index.html”，建立此web服务器，网页的主要目的是为了在主机工作站上，下载并执行该applet。如果提示网页仅包含静态信息，该应用就没有必要创建网页。该索引只需要包含applet的jar文件一起，拷贝至web服务器的根目录下即可。

    CODEBASE是一个在每个TINI芯片组设计中可以改变的网页参数。Applet使用该信息，以返回连接至某个独立的服务器插件中的TINI应用程序，可以创建并上传一个定制的网页至任何一个安装在现场的TINI芯片组参考设计。一个简单的方法是由应用程序在每次运行时，创建该网页。通过三次写操作，createIndexPage函数可以创建文件index.html，并将IP地址插入CODEBASE部分：

1）  index.write(indexTop.getBytes(),0,indexTop.length())；

2）  index.write(InetAddress.getLocalHost().getHostAddress().getBytes());

3）  index.write(indexBottom.getBytes (), 0, indexBottom.length ());

    第一次和第三此写操作是将网页的静态部分拷贝至文件中，而第二次写操作是将IP地址拷贝至文件的CODEBASE部分，在应用程序建立web服务器和创建网页后，就启动了web服务器。它创建一个服务器插件，用来处理来自下载applet的键入连接，并且在applet每次连接TINI应用时，调用serviceConnection函数。

    serviceConnection函数创建了一个新例程SwitchWorker，并将这个插件传给该类，SwitchWorker构造器创建一个新的线程，以处理主机applet 和TINI应用之间的连接，SwitchWorker 函数也处理下一个进入连接，接着将控制传给drive函数。

    SwitchWorker类管理applet和Web服务器之间的所有通信（图4），在连接被断开之前，它不断地循环，执行下列步骤：

1）  停留在read（），等待一个来自applet的命令字节；

2）  如果命令字节为0，则断开开关；如果为1，则闭合开关；
3）  读入当前开关状态，回传至applet。

    通过分配每个命令字节的低7位来表示不同开关的状态（图 5），该运算法则可以适用于更多的开关。保留最高位，用来指示只读操作。该运行法则也可以被扩展，以允许在同一时刻多个applet连接至单个TINI web服务器应用。SwitchWorker只是简单地保持一个“监听向量”（” vector of  listerners”）。每次applet发出一个修改开关状态的命令，web服务器就将其状态回传至当前之连接的所有applet。

    将applet应用在主机上，是因为它提供了一套丰富的、用于显示控制和状态的图形对象以及允许双向通信。TINI类中的com.dalsemi.tininet.http.HTTPServer类是一种小巧而快速的类，但仅支持HTTP GET操作。由此产生是数据只能从TINI应用到主机单向传递。然而，该应用要求双向数据传输。命令由主机发送至TINI web服务器，而状态由web服务器发送至所有相连的主机。主机和TINI应用之间的通信无协议开销，单字节命令和单字节状态允许极快的控制和状态响应。
    主机applet包括两个类：主类（SwitchControl）处理主机端的网络通信和创建网页上所有的显示图形单元（图6）；另一个类（ImageButton）创建一个图形拨动按钮，显示对应于按钮状态的两种位图之一。拨动按钮用于开关的控制和状态指示应该是足够的，但applet的表现会因浏览器的不同而异。因此，加入简单的ON/OFF按钮将完成相同的控制功能，位图和状态窗完成相同的状态指示功能而已。

    在创建图形单元后，SwitchControl类将创建一个状态监测线程。该线程接着进入休眠模式，停留于读命令状态，等待来自于TINI应用的状态信息。当线程向下运行时，ImageButton的位图和状态窗被刷新，接着又循环到程序的顶部，等待下一次的状态字节。Applet事件线程驱动actionPerformed函数，该函数在每次按下图形按钮后被调用，如果调用由ImageButton或ON/OFF按钮触发，则它翻转当前状态，并向TINI发出一个开或关的命令，ImageButton类只是一个简单的采用AWT(Abstract Window Toolkit)组件编程的范例。

 

    由上述可知，采用TINI运行环境，JAVA程序和简单的继电器电路，实行远程控制ON/OFF开关时非常容易的。挑选合适的现有电路元件使得许多应用成为可能，可以控制任何事物（从任何位置的网络接入），从照明灯到任何工业设备。

 

 

 

 

 

1 DS80C400 Network Microcontroller 1999

2 High-Speed Microcontroller User Guide: DS80C400Supplement 1999

3 Exploring Tiny InterNet Interface 1999
4 The TINI Specification and Developer Guide 1999