HTML5嵌入式系统JIAOCHENG 本应用摆脱了以往嵌入式系统的数据采集方式,借助于最新的HTML5的Canvas API及WebSocket API两大特性,实现了数据的在线实时采集功能。提升了嵌入式采集系统的性能及体验。为嵌入式开发工作者提供参考。

关键字:HTML5;HTTP Server;Canvas;WebSocket;W5500;实时;采集系统;

    当今信息社会,信息就是金钱,而但凡是信息便必然承载着时效性,过时的信息将不具有任何价值。由此可见,信息实时性的重要性。

    随着近几年物联网在各行各业的迅猛发展,越来越多的终端设备连入网络,实现远程交互及控制;各式传感器的广泛普及,使得数据节点分布越来越多。而这些交互数据本身也属于一种原始信息,这些数据量需要我们采集、分析、处理、反馈,其数据真实有效性,准确性,以及实时性保证了整个工作的效率,质量以及价值。

    在此,我们基于W5500实现了一个在线采集系统,并且为其引入了一个新鲜的元素——HTML5。通过这种最新的Web语言,为大家呈现一种更为实时、高效的在线实时采集系统。相信随着HTML5在嵌入式领域的不断深入推广,必然对产业效能及价值提升产生不小的作用。

    在具体介绍这种实时采集系统前,让我们先简单的来认识一下HTML5。

HTML5和HTML的区别

    HTML为创建网页Web使之能够在网络浏览器呈现而设计的一种标记语言。

    HTML5为HTML的下一个修订版本。而广义的HTML5,包括了新的以及增强的HTML,CSS3,JavaScript API和事件的一套技术组合。


以下为HTML5较HTML新增强的主要功能:

  • 提高优化网页元素;
  • 表单;
  • Canvas绘图;
  • 网页套接字(WebSocket)
  • 本地存储;
  • 页面间信息传输;
  • 视频与音频(定时媒体播放);
  • 地理位置(Communication APIs);
  • 微数据;

Canvas API及Web Socket API

    其实,实现该在线实时采集系统,得益于HTML5新增的2个API函数:Canvas及WebSocket。

    Canvas,由04年苹果公司为MAC OS X仪表板开发的像素绘图元素发展而来。由Canvas元素和相应的JavaScript组成。使得开发者能够无需借助其他第三方插件,利用JavaScript的Canvas图形工具,在Canvas元素画板上实现动态绘制图形。

    Websocket,提供了一个直接与服务器通讯的Socket。使得在通讯建立之后,客户端(浏览器)能够与网页服务器实现双向通讯,而无需客户端频繁轮询服务器实现。这样能够减少Http请求的额外开销,减轻数据包负担,而且通讯更加实时。

    通过对于这2个API函数的灵活应用,我们实现了通过HTTP Server,实时的接收数据量,并在网页Web上动态模拟的功能。

在线实时采集系统演示

  1. 系统环境

a)         单片机:STM32F103RC,256K字节Flash,48K字节SRAM,2K字节EEPROM

b)        以太网控制器:W5500,SPI接口与单片机相连

c)         电源:USB供电

2. 开发工具: IAR for ARM v5.41,这是我们工程所使用的版本。如果使用不同版本的IAR,请对STM的库稍作调整。

看代码之前,我们还是先来了解一下整个的程序流程,如下图所示。在硬件初始化完成之后,将进行网络参数配置,这是要根据自己网络的情况来配置W5500的IP地址等网络参数,确保W5500能连网;本程序中,我们会使用W5500的两个socket资源,一个用来创建Http Server,这样在浏览器上输入配置的IP地址,就能远程访问我们的硬件了;另一个用来创建Web Socket Server,与网页端建立通信链路,用来传输我们的温湿度数据。


    当我们在浏览器上访问硬件的IP地址,会向W5500发送http请求,W5500在收到请求后将html5的网页信息发送给浏览器,这样浏览器上就能显示我们的温湿度检测系统的主界面了。在网页的代码中,浏览器会主动连接W5500的Web Socket Server,在完成握手操作后,数据通信通道即建立了。这样硬件就可以无障碍的将温湿度数据发送给浏览器端,浏览器在收到温湿度数据后,使用画布功能,在指定位置画出温湿度示数的点和曲线。以下是html5中Web Socket(网络套接字)和Canvas(画布)代码、W5500的Web Socket握手和数据帧协议、温湿度采集程序的介绍。