基于Web服务器的嵌入式可变信息标志监控软件设计

0 引言

可变信息标志是高速公路信息化建设的重要组成部分,也是信息发布、实时预警、确保道路通畅的有效途径。现阶段高速公路可变信息标志从颜色上主要有琥珀色、红绿双基色两种，数据通信方式上主要分为串口通信和以太网通信两种，主要设置在主路两侧或收费站口。根据实际工程需要，不同批次安装的设备研发商各不相同，设备协议的不统一使得技术人员无法实现信息的批量发布、状态实时监控。本系统通过对不同类型设备通信协议进行规范，内部数据按设计标准化流程传递，可很好实现对设备参数远程采集，跨厂商控制。工作人员通过浏览器输入IP地址就可以轻松监管路段可变信息标志，及时对司机进行信息提示。

1 总体设计

在linux环境下设计了基于Web服务器的嵌入式可变信息标志监控软件，该软件可安装于路监控中心机房硬件平台内，系统主要分为数据采集处理、Web服务器、通信模块、协议转换器四个模块。数据采集处理模块负责向设备发送查询控制帧、Web服务器负责用户与系统的可视化交互、通信模块主要功能是与向上级控制系统进行数据交换，协议转换器负责将不同类别格式的设备协议转化成可供系统使用的内部协议，系统内部流程见图1。

  

图1 系统内部流程

2 关键技术

2.1 Web服务器构建

软件使用GoAhead Web Server进行服务器搭建，该软件具有跨平台使用、开源、灵活小巧等优势。嵌入式系统收到内存容量较小、CPU处理速率较低等制约因素，编程时需要特别考虑系统的高效性。在Web服务器设计中，使用C语言进行软件开发，使得代码紧凑、语法机制灵活使用。在main.c的编写添加设备参数对应的动态响应函数，实现主线程与HTTP动态页面上的各项数据交互。

2.2 HTTP动态页面

HTTP页面负责提供用户与软件的交互界面，操作者可访问总监控页面中的各个设备标识来完成对各项参数指标的监控。动态页面通过Adobe公司的Dreamweaver进行设计开发，服务器主线程中使用GoForm函数与页面中的ASP函数进行数据交流，完成动态数据的传递。

动态页面中包含asp标识，配合ASP函数完成参数列表的设计以及与底层函数进行的数据交互。整个数据交互实现分为三个阶段实现：(1)设计动态页面，根据参数类型和展现形式编写ASP函数。(2)在主线程文件(Cmain.c)文件中编写与ASP进行通信的GoForm函数，其主要由C语言编写的静态函数实现。(3)使用自定义的InitwebsAsp函数初始化GoForm函数，websAspDefine注册asp函数。

软件具备设备状态定时轮流检测功能，将不同厂家设备协议进行搜集整理，按格式组建查询帧，设时限按设备编号顺序通过网络发送给路侧可变信息标志，收到反馈后将数据通过协议转换模块加以解析，展示在浏览器页面上。

[2] Kamal,R.嵌入式系统：体系结构、编程设计[M].清华大学出版社,2005.

1831年世界上最伟大的精神哲学家黑格尔停止了他的“精神探索”。黑格尔把劳动看作人的本质，把人的自我创造看作一个过程，一定程度上看到了人的活动对于历史发展的作用，但是在黑格尔那里，劳动只是人的精神活动，是绝对精神的外化表现，“他——（只是）在抽象的范围内——把劳动看作人的自我创造的活动”［2］128，“人的劳动”被“绝对精神”无情地窒息了。然而，在黑格尔之后，“现实的人”不仅没有从黑格尔的“绝对观念”中解放出来，反而重新陷入了“自我意识”和“感性直观”的泥淖之中。

为保证系统高效运转，提高CPU利用率，系统的数据采集处理模块和Web服务器中应用了多线程技术，主线程启动后调用pthread_create()函数创建多个线程，为保证变量使用中不存在线程竞争问题，软件开发时增加了互斥锁函数pthread_mutex_lock()，pthread_mutex_unlock()，一般一个条件表达式都是在一个互斥锁的保护下被检查，当该条件不成立时，线程会禁止此条件变量被其他线程使用。当另一个线程改变了条件的值并向条件变量发出信号时，其他线程才会被唤醒并试图使用，确保了安全调用。

2.3 套接字通信队列

经测试，可以通过Web界面对两种颜色的可变信息标志A、B多项参数进行监测，并模拟信息进行发布，使用sockettool软件成功截获控制查询数据包且内容正确，选择一台PC机作为上级控制系统可正常接收上报数据，总体试验效果达到预期。试验设备组成见图3。

  

帧头帧长信息字段校验帧尾

图2 数据报格式

2.4 轮询定时器

GoForm函数通过“通用网关接口(CGI)”搭建起了外部设备参数与Web服务器之间的桥梁，提供了一个执行外部程序的通道。

2.5 多线程及互斥锁技术

3.注重细节。细节决定成败。严肃党内政治生活要有仔细的态度，发扬精雕细刻的“工匠精神”，从细微处着手，不厌其烦，关注细节，盯紧细节，在纠正和完善细节中提高。要有细致的作风，从每一件小事做起，既要有安排部署，更要有督促考核，层层传导压力，层层压实责任，抓早抓小，防微杜渐。要有抓细的功夫，发扬抓铁有痕、踏石留印的精神，以问题为导向，发现问题及时处置，对症下药，标本兼治，提高解决问题的针对性和实效性。

3 模拟仿真

各控制单元之间利用UDP的通信方式进行消息传递，UDP属于非面向连接的传输协议，具有消息发送占用内存小，传输更快速的优势。但因串口速率不高或轮询速度过快可能会导致丢帧、错帧的情况，通过增加数据帧队列和帧校验可以很好的解决上述问题，队列采用先进先出模式逐条发送，发送和接收端增加重发、数据判断机制，弥补了UDP传输的不足。数据报格式见图2。

  

图3 监控软件试验设备组成

4 结束语

参考文献：

随着高速公路可变信息标志的更新换代，多种品牌设备混杂并存，维护人员工作量大，维护效率低、信息发布不及时等矛盾日益显现，设计的基于web服务器的可变信息标志监控软件，采用B/S架构模式，可以统一高效对可变信息标志进行路况信息发布，同时能够实时巡检设备状态，通过验证，能够达到预期效果。

[1] 李想.基于Web服务器的机电运控系统代理软件设计[J].河北省科学院学报,2012,29(1):19-21.

页面设计时，利用Dreamweaver的集成编码增强功能，添加JavaScript、Ajax技术，可确保数据安全设置，查询结果实时更新，避免工作人员误操作导致的信息发布错误以及故障维修不及时情况，使界面更加稳定，同时具备检测数据的合法性的功能。

4X1温度传感器阵列和CC2530芯片由CR2020纽扣电池提供3 V的工作电压。如图2所示。为了提高监测节点的工作寿命，在Z-stack协议栈中对节点进行开发时加入了休眠机制。休眠时间设置为5 s，休眠时间到后，节点执行采集传感器数据事件，并通过CC2530芯片内部的射频发送模块将数据发送给协调器或者通过路由中继转发给协调器。腋窝具有的血管较为丰富，且在测量过程中较为便捷和安全，进行腋窝体温测试在临床中较为普遍[8]。所以传感器阵列放置紧贴腋下的位置。

[3] 付保川,等.基于CGI嵌入式监控系统动态数据交互的实现[J].计算机工程,2005,31(24):196-198.

2.4 地区分布 2016年，上海市崇明区城镇年发病率为53.1/10万，高于农村(15.96/10万，P<0.05)；2017年，上海市崇明区城镇年发病率为53.1/10万，高于农村(13.75/10万，P<0.05)。结果(表3)表明：2016年，城镇人群肺结核涂/培阳性率、涂/培阴性率均低于农村人群(P<0.05)；2017年，城镇人群肺结核涂/培阳性率高于农村人群、涂/培阴性率低于农村人群(P<0.05)。

[4] 娄德成,韦银.基于B/S架构的嵌入式远程视频监控系统的设计[J].微型电脑应用,2014,30(9):51-53.

玻璃白经过800C°左右的低温烤烧后，呈现乳白色，而且还能突起在瓷板表面色，其作用就像纸上之粉末，手触摸还能感受都其质感。颜料画在玻璃白表面经过烤烧后，颜色会比直接在瓷面上画的显得粉嫩。玻璃白在新彩、粉彩、综合装饰等等各种铀上彩绘中的运用，不但是它烧成的特性良好，它烤烧之前可洗染、点染的特点也非常好，因此被广泛使用。