CN110071958A - 基于嵌入式web的传感器节点控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式web的传感器节点控制方法。本发明方法的具体步骤为：(1)移植嵌入式web服务器；(2)移植嵌入式数据库；(3)创建管理传感器配置信息的数据表；(4)创建管理用户信息的数据表；(5)创建静态网页；(6)建立浏览器和传感器节点的连接；(7)注册用户信息；(8)用户登录；(9)更新配置信息参数表中可变参数；(10)传输传感器节点驱动文件。本发明通过浏览器与传感器节点中的嵌入式web服务器建立无线连接，来管理传感器节点中的配置信息参数和文件，提高了操作的便捷性。

Description

基于嵌入式web的传感器节点控制方法

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，更进一步涉及无线传感器技术领域中的一种基于嵌入式web(World Wide Web)的传感器节点控制方法。本发明可以用于在所有电子终端上，利用浏览器远程连接单个传感器节点中的嵌入式web服务器，修改传感器节点中的配置信息，传输传感器中所需的文件。

背景技术

随着无线传感器网络在频谱监测、气象监测、智能交通等领域的广泛应用，相比传统的使用RS232串口线连接传感器节点，再通过超级终端输入Linux操作指令来修改配置信息和传输文件的操作方法，采用嵌入式web技术，通过浏览器访问网页的形式对传感器节点进行操作，具有很强的实时性和便捷性，降低了用户使用成本。

华南农业大学在其申请的专利文献“一种多光谱图像无线传感器节点及其控制方法”(申请号：201510546444X，公开号：CN105208249A)中公开了一种无线传感器节点的控制方法。该方法通过无线通信模块接收远程服务器端指令并将指令信息发送给系统控制模块，系统控制模块通过串口将命令传输给光谱图像感知模块，系统控制模块和光谱图像感知模块解析收到的命令并获取相关参数，并完成相应的设置工作和图像采集任务。该方法的系统控制模块部分是通过串口和无线通信模块接收包含相关参数的命令然后再解析出参数，虽然完成了用户将命令传输给系统控制模块进行控制，但是，该方法仍然存在的不足之处是：对无线传感器节点的控制，需要用户通过Linux操作命令将参数传输到无线传感器节点，当用户不具备使用Linux操作命令技能时，无法完成对无线传感器节点的控制。

天津春荣合陞科技发展有限公司在其申请的专利文献“基于TinyOS的传感器无线通信方法”(申请号：2016110667966，公开号：CN106792439A)中公开了一种传感器无线通信方法。该方法通过编程板MIBB51D和串口转接线USB converter232将传感器硬件节点Micaz与电脑进行连接，通过unix模拟环境软件Cygwin到达C:/Cygwin/opt/tinyos-1.x/apps目录下，分别对采集节点A、基站节点B、第一中转节点C和第二中转节点D进行编译下载。该方法存在的不足之处是：需要通过编程板MIBB51D和串口转接线USB converter232将传感器硬件节点与电脑进行有线连接，而有线连接移动性较差、有一定距离极限性。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于嵌入式web的传感器节点控制方法。

本发明实现的具体思路是：通过移植嵌入式web服务器和嵌入式数据库，使用套接字socket，在浏览器和传感器节点之间建立无线连接，然后创建用户信息表和配置信息参数表，管理用户信息和配置信息参数，再创建静态网页，添加到传感器节点管理静态网页的目录中，用于在浏览器中直接输入配置信息参数和文件，传输到传感器节点中，最终实现对传感器节点中配置信息参数和文件的管理。

本发明通过连接单个传感器节点中的嵌入式网站web服务器，发送HTTP请求，其具体步骤包括如下：

(1)移植嵌入式web服务器：

(1a)通过交叉编译工具编译嵌入式web服务器，生成在传感器节点中运行的嵌入式web服务器二进制文件，将嵌入式web服务器二进制文件添加到传感器节点中；

(1b)在传感器节点中的自启动脚本文件尾部添加嵌入式web服务器二进制文件的文件名，将嵌入式web服务器设置成开机自启动状态；

(1c)分别创建存放日志文件、静态网页文档、公共网关接口脚本的目录；

(2)移植嵌入式数据库：

(2a)通过交叉编译工具编译嵌入式数据库，生成在传感器节点中运行的嵌入式数据库二进制文件，将嵌入式数据库二进制文件添加到传感器节点中；

(2b)在传感器节点中的自启动脚本文件尾部添加嵌入式数据库二进制文件的文件名，将嵌入式数据库设置成开机自启动状态；

(3)创建管理传感器配置信息的数据表：

使用结构化查询语言SQL创建配置信息数据表，配置信息参数表包含传感器节点配置文件中的可变参数；

(4)创建管理用户信息的数据表：

使用结构化查询语言SQL创建包含用户名、密码的管理用户信息的数据表；

(5)创建静态网页；

(5a)通过超文本标记语言HTML，创建静态网页；

(5b)将创建的静态网页添加到传感器节点存放静态网页文档的目录中；

(6)建立浏览器和传感器节点的连接：

在浏览器中输入传感器节点的网协IP地址，通过套接字socket将浏览器与传感器节点连接，打开静态网页；

(7)注册用户信息：

(7a)用户选择静态网页注册功能选项，一次性输入用户名和密码；

(7b)判断用户信息表中是否存在输入的用户名，若是，则执行步骤(7c)，否则，执行步骤(7d)；

(7c)一次性输入与前一次不同的用户名和密码后执行步骤(7b)；

(7d)通过公共网关接口CGI，将输入的用户名、密码，保存到嵌入式数据库用户信息表中；

(8)用户登录：

(8a)用户选择静态网页登录功能选项，一次性输入用户已注册的用户名和密码；

(8b)判断用户信息表中已注册的用户名中是否存在输入的用户已注册的用户名，若是，则执行步骤(8c)，否则，重新一次性输入用户已注册的用户名和密码后执行步骤(8b)；

(8c)判断输入的用户已注册的用户名在用户信息表中对应的密码是否与输入的密码一致，若是，执行步骤(9)，否则，重新一次性输入用户已注册的用户名和密码后执行步骤(8b)；

(9)更新配置信息参数表中可变参数：

(9a)用户选择静态网页配置参数管理选项，一次性输入任务管理中心的域名和传感器节点的网协IP地址、物理MAC地址；

(9b)通过公共网关接口CGI，获取输入的任务管理中心的域名，网协IP地址、物理MAC地址；

(9c)通过嵌入式数据库接口，用用户输入的网协IP地址、物理MAC地址、任务管理中心的域名，替换嵌入式数据库配置信息数据表中网协IP地址、物理MAC地址、任务管理中心的域名现有的数据；

(10)传输传感器节点驱动文件：

(10a)用户选择传感器节点文件管理选项，一次性输入驱动文件和存储驱动文件的目录；

(10b)通过公共网关接口CGI，将输入的驱动文件保存到存储驱动文件的目录。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

第一，本发明通过在电子终端上的浏览器输入传感器节点网协IP地址后，使用套接字socket，实现电子终端与传感器节点中的嵌入式web服务器的无线连接，克服了现有技术中需要通过编程板MIBB51D和串口转接线USB converter232将传感器硬件节点与电脑进行有线连接，而有线连接移动性较差、有一定距离极限性的问题，使得本发明具有很好的实时性和便捷性。

第二，本发明通过在浏览器静态网页中填写传感器节点中的配置信息参数，实现配置信息参数的传输，克服了现有技术中需要用户通过Linux操作命令将参数传输到无线传感器节点，当用户不具备使用Linux操作命令技能时，无法完成对无线传感器节点的控制的问题，使得本发明能够很好的降低对用户Linux技能水平的要求，具有很好的操作便捷性。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明对建立浏览器和传感器节点连接的具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明实现的具体步骤做进一步的详细描述。

步骤1，移植嵌入式web服务器。

通过交叉编译工具编译嵌入式web服务器，生成在传感器节点中运行的嵌入式web服务器二进制文件，将嵌入式web服务器二进制文件添加到传感器节点中。

所述的交叉编译工具是指，在电脑平台上编译由源语言编写的源文件，生成在微处理器ARM为内核的平台上运行的二进制文件的开发工具。

在传感器节点中的自启动脚本文件尾部添加嵌入式web服务器二进制文件的文件名，将嵌入式web服务器设置成开机自启动状态。

分别创建存放日志文件、静态网页文档、公共网关接口脚本的目录。

本发明的实施例中嵌入式web服务器根据传感器节点中内存和CPU资源有限的特点，选择BOA，利用交叉编译工具编译BOA源文件，生成二进制文件server，将二进制文件server添加到传感器节点/usr/src/目录中，然后在传感器节点自启动脚本文件rc.local尾部添加二进制文件名server，再创建存放日志文件目录/var/logs/，静态网页文档目录/var/www/，公共网关接口脚本目录/var/www/cgi/，移植嵌入式web服务器用来处理浏览器发出的HTTP请求，接受浏览器输入的参数，调用数据库接口完成数据库存储输入的参数。

步骤2，移植嵌入式数据库。

通过交叉编译工具编译嵌入式数据库，生成在传感器节点中运行的嵌入式数据库二进制文件，将嵌入式数据库二进制文件添加到传感器节点中。

所述的交叉编译工具是指，在电脑平台上编译由源语言编写的源文件，生成在微处理器ARM为内核的平台上运行的二进制文件的开发工具。

在传感器节点中的自启动脚本文件尾部添加嵌入式数据库二进制文件的文件名，将嵌入式数据库设置成开机自启动状态。

本发明的实施例中嵌入式数据库，选择SQLite，因为SQLite可移植性好，占据传感器节点中的空间小，利用交叉编译工具编译SQLite，生成二进制文件database，将二进制文件database添加到传感器节点/var/目录中，然后在传感器节点自启动脚本文件rc.local尾部添加二进制文件名database，SQLite用于对传感器节点中配置信息参数和用户信息的管理。

步骤3，创建管理传感器配置信息的数据表。

使用结构化查询语言SQL命令，创建配置信息数据表，配置信息参数表包含传感器节点配置文件中的可变参数。

所述的可变参数包含任务管理中心的域名，传感器节点的网协IP地址、物理MAC地址。

步骤4，创建管理用户信息的数据表。

使用结构化查询语言SQL创建包含用户名、密码的管理用户信息的数据表。

步骤5，创建静态网页。

通过超文本标记语言HTML，创建静态网页。

所述的静态网页的内容包括注册功能选项、登录功能选项、配置参数管理选项和文件管理选项。

将创建的静态网页添加到传感器节点存放静态网页文档的目录/var/www/中。

步骤6，建立浏览器和传感器节点的连接。

在浏览器中输入传感器节点的网协IP地址，通过套接字socket将浏览器和传感器节点建立连接，打开静态网页。

参照附图2，对建立浏览器和传感器节点连接的具体步骤做进一步的描述。

传感器节点中嵌入式web服务器创建套接字socket。

绑定传感器节点的网协IP地址和端口号POTR。

嵌入式web服务器一直处于等待连接的状态，实时监听浏览器发出的HTTP请求。

浏览器创建套接字socket。

浏览器向嵌入式web服务器发送HTTP请求。

嵌入式web服务器接收浏览器发送的请求。

浏览器和传感器节点成功建立连接。

步骤7，注册用户信息。

第1步，用户选择静态网页注册功能选项，一次性输入用户名和密码。

第2步，判断用户信息表中是否存在输入的用户名，若是，则执行本步骤第3步，否则，执行本步骤第4步。

第3步，一次性输入与前一次不同的用户名和密码后执行本步骤第2步。

第4步，通过公共网关接口CGI，将输入的用户名、密码，保存到嵌入式数据库用户信息表中。

步骤8，用户登录。

第1步，用户选择静态网页登录功能选项，一次性输入用户已注册的用户名和密码。

第2步，判断用户信息表中已注册的用户名中是否存在输入的用户已注册的用户名，若是，则执行本步骤第3步，否则，重新一次性输入用户已注册的用户名和密码后执行本步骤第2步。

第3步，判断输入的用户已注册的用户名在用户信息表中对应的密码是否与输入的密码一致，若是，执行步骤9，否则，重新一次性输入用户已注册的用户名和密码后执行本步骤第2步。

步骤9，更新配置信息参数表中可变参数。

用户选择静态网页配置参数管理选项，一次性输入任务管理中心的域名和传感器节点的网协IP地址、物理MAC地址。

通过公共网关接口CGI，获取输入的任务管理中心的域名，网协IP地址、物理MAC地址。

通过嵌入式数据库接口，用用户输入的网协IP地址、物理MAC地址、任务管理中心的域名，替换嵌入式数据库配置信息数据表中网协IP地址、物理MAC地址、任务管理中心的域名现有的数据。

所述的可变参数包含任务管理中心的域名，传感器节点的网协IP地址、物理MAC地址。

本发明的实施例中公共网关接口CGI从Linux环境变量中，获取输入的任务管理中心的域名，网协IP地址、物理MAC地址，调用嵌入式数据库接口update，实现替换嵌入式数据库配置信息数据表中网协IP地址、物理MAC地址、任务管理中心的域名现有的数据。

步骤10，传输传感器节点驱动文件。

用户选择传感器节点文件管理选项，一次性输入驱动文件和存储驱动文件的目录。

通过公共网关接口CGI，将输入的驱动文件保存到存储驱动文件的目录。

本发明的实施例中一次性输入驱动文件fpgadrv.ko和存储驱动文件的目录/var/mod/，公共网关接口CGI，获取存储驱动文件的目录/var/mod/，在传感器节点中新建相同的目录，进入该目录，创建一个新的文本文件，命名为fpgadrv.ko，然后通过文件I/O操作，逐行读取输入的驱动文件的内容，写入到传感器节点/var/mod/目录新建的fpgadrv.ko文件，完成传输驱动文件的操作。

Claims (4)

1.一种基于嵌入式web的传感器节点控制方法，其特征在于，通过连接单个传感器节点中的嵌入式网站web服务器，发送HTTP请求，其具体步骤包括如下：

(1)移植嵌入式web服务器：

(1a)通过交叉编译工具编译嵌入式web服务器，生成在传感器节点中运行的嵌入式web服务器二进制文件，将嵌入式web服务器二进制文件添加到传感器节点中；

(1b)在传感器节点中的自启动脚本文件尾部添加嵌入式web服务器二进制文件的文件名，将嵌入式web服务器设置成开机自启动状态；

(1c)分别创建存放日志文件、静态网页文档、公共网关接口脚本的目录；

(2)移植嵌入式数据库：

(2a)通过交叉编译工具编译嵌入式数据库，生成在传感器节点中运行的嵌入式数据库二进制文件，将嵌入式数据库二进制文件添加到传感器节点中；

(2b)在传感器节点中的自启动脚本文件尾部添加嵌入式数据库二进制文件的文件名，将嵌入式数据库设置成开机自启动状态；

(3)创建管理传感器配置信息的数据表：

使用结构化查询语言SQL创建配置信息数据表，配置信息参数表包含传感器节点配置文件中的可变参数；

(4)创建管理用户信息的数据表：

使用结构化查询语言SQL创建包含用户名、密码的管理用户信息的数据表；

(5)创建静态网页；

(5a)通过超文本标记语言HTML，创建静态网页；

(5b)将创建的静态网页添加到传感器节点存放静态网页文档的目录中；

(6)建立浏览器和传感器节点的连接：

在浏览器中输入传感器节点的网协IP地址，通过套接字socket将浏览器与传感器节点连接，打开静态网页；

(7)注册用户信息：

(7a)用户选择静态网页注册功能选项，一次性输入用户名和密码；

(7b)判断用户信息表中是否存在输入的用户名，若是，则执行步骤(7c)，否则，执行步骤(7d)；

(7c)一次性输入与前一次不同的用户名和密码后执行步骤(7b)；

(7d)通过公共网关接口CGI，将输入的用户名、密码，保存到嵌入式数据库用户信息表中；

(8)用户登录：

(8a)用户选择静态网页登录功能选项，一次性输入用户已注册的用户名和密码；

(8b)判断用户信息表中已注册的用户名中是否存在输入的用户已注册的用户名，若是，则执行步骤(8c)，否则，重新一次性输入用户已注册的用户名和密码后执行步骤(8b)；

(8c)判断输入的用户已注册的用户名在用户信息表中对应的密码是否与输入的密码一致，若是，执行步骤(9)，否则，重新一次性输入用户已注册的用户名和密码后执行步骤(8b)；

(9)更新配置信息参数表中可变参数：

(9a)用户选择静态网页配置参数管理选项，一次性输入任务管理中心的域名和传感器节点的网协IP地址、物理MAC地址；

(9b)通过公共网关接口CGI，获取输入的任务管理中心的域名，网协IP地址、物理MAC地址；

(9c)通过嵌入式数据库接口，用用户输入的网协IP地址、物理MAC地址、任务管理中心的域名，替换嵌入式数据库配置信息数据表中网协IP地址、物理MAC地址、任务管理中心的域名现有的数据；

(10)传输传感器节点驱动文件：

(10a)用户选择传感器节点文件管理选项，一次性输入驱动文件和存储驱动文件的目录；

(10b)通过公共网关接口CGI，将输入的驱动文件保存到存储驱动文件的目录。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式web的传感器节点控制方法，其特征在于，步骤(1a)、步骤(2a)中所述的交叉编译工具是指，在电脑平台上编译由源语言编写的源文件，生成在微处理器ARM为内核的平台上运行的二进制文件的开发工具。

3.根据权利要求1所述的基于嵌入式web的传感器节点控制方法，其特征在于，步骤(3)、步骤(9)中所述的可变参数包含任务管理中心的域名，传感器节点的网协IP地址、物理MAC地址。

4.根据权利要求1所述的基于嵌入式web的传感器节点控制方法，其特征在于，步骤(5a)中所述的静态网页的内容包括注册功能选项、登录功能选项、配置参数管理选项和文件管理选项。