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随着嵌入式和计算机网络技术的发展,资源共享、数据交互和相互协作是嵌入式系统日益增长的需求。作为专用的计算机系统,嵌入式系统实现特定的应用功能,软硬件资源严格受限,信息相对独立,不同嵌入式系统其软硬件资源也往往不同,web服务以TCP/IP、HTTP和SOAP为通信协议,具有接口统一、松散耦合、应用集成和可跨越防火墙等特点,正好弥补嵌入式系统之间数据通信中存在的接口不统一、平台异构和数据独立等问题,嵌入式的web服务化是嵌入式系统网络化和智能化的发展趋势。 在嵌入式系统上应用web services会受其软硬件资源严格受限的制约,目前,嵌入式web services尚处于待研究和探索萌芽阶段,如何让嵌入式web services既能充分利用web服务的接口统一、松耦合和可跨防火墙等特点,又不影响嵌入式系统的正常工作则是嵌入式web services研究的关键问题,本文研究内容是实现嵌入式web services并将其应用于远程教学实验系统,以验证该web services的可行性和正确性。 本文首先深入研究了国内外嵌入式web services的发展现状,并分析了本论文中嵌入式系统软硬件资源情况以及web services技术中TCP/IP、HTTP、SOAP等支撑协议的特点,由此确定了在此嵌入式系统上实现web services的可行性,随后从应用服务的角度分析了在嵌入式系统上实现web services的服务结构和实现方案。 本文在以ARM为内核的STM32F407IGT6芯片上移植嵌入式免费开源的实时操作系统FreeRTOS和轻量级TCP/IP协议栈LwIP,并测试了该系统的实时效果和网络通讯质量,保证了嵌入式web services的底层技术的可靠性。随后,设计了一款精简版的HTTP1.1协议,实现了其中的POST和GET方法,保证了web services对HTTP最基本的要求。XML为web services中传输的结构化和固化数据的基础,本文设计了一款C语言版的“推”模式XML解析器,该解析器基于事件驱动,响应速度快,节省内存;并以此为基础设计了SOAP消息处理器,用来处理嵌入式web services中传输的SOAP消息。 以上工作完成了嵌入式web services所需的基础通信协议,本文在此基础上结合具体的服务需求,以组成原理课程实验为应用背景,将实验课程中底层的FPGA硬件功能封装成向外提供的web服务,将客户端的实验操作设计成调用该web服务的客户端请求,由此将此嵌入式web services与具体服务绑定,实现了web服务的整个流程,最后,本文对整个系统的有效性和可靠性进行了验证和优化。