ENC28J60

用单片机实现HTTP网页服务器功能(详细教程)

2019-04-15 18:19发布

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在阅读本教程时，假设你已经

1、能够用单片机驱动网络模块(如W5100、ENC28J60)，实现最基本的socket连接和数据收发。如果你没有驱动代码，请在百度中搜索下载。
2、了解TCP/IP协议。如果不了解，请查看谢希仁《计算机网络(第五版)》或其他相关书籍。
3、会用html语言编写（简单或复杂）网页。如果不会编写，请点击->  http://www.w3school.com.cn 

一、通过浏览器向单片机发送请求

我们在浏览器地址栏输入地址并确定，实际上就是发送一个网页请求，现在，我们把单片机作为网页的服务器，那么如何接收并响应这个请求呢？

首先，将网络模块的某个socket设置为sever模式，并将此socket的端口设置为80(HTTP默认端口)。如果不想把端口设置为80行不行呢？当然可以，但是需要注意：
假设socket的地址为192.168.1.199，端口号80，在浏览器输入HTTP://192.168.1.199后，就可以直接向此socket发起连接，因为HTTP的默认端口会自动加到IP后面。
若此socket的端口为30000，那么输入地址的时候，就需要手动输入端口号，即：HTTP://192.168.1.199:30000。如果懒得输端口号，那就直接将端口设置为80吧。

二、浏览器请求解析

下面进行下一个准备工作：将网络模块 socket接收到的数据通过串口转发出来，并用串口助手观察。
 在浏览器输入socket地址后，可以在串口助手上看到以下数据：(以下数据均为字符)
//------------------------------------------------ GET / HTTP/1.1
Host: 192.168.1.199
Connection: keep-alive
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/35.0.1916.153 Safari/537.36 SE 2.X MetaSr 1.0
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
 //------------------------------------------------
这就是浏览器向服务器发送的请求数据（不同浏览器的数据稍有不同），关于这些数据的含义，请参看以下两篇文章: ->(文章1) http://www.cnblogs.com/loveyakamoz/archive/2011/07/22/2113614.html
->(文章2) http://canrry.iteye.com/blog/1331292

在这里我们只关心第一行，这行数据表明，浏览器向单片机请求网页。这是浏览器第一次请求的命令，若需要请求其他网页，第一行可能会变成：
GET /xxxx.HTML HTTP/1.1，这时，只要判断此处的信息，就可以知道该发送哪个网页给浏览器。

三、单片机返回相应网页数据包

假设收到浏览器第一次发送的请求“GET / HTTP/1.1”，此时浏览器和网络模块的socket已经建立连接，并等待数据返回。
 我们通过相应socket向浏览器返回一个登陆界面 Login.HTML的代码：(下文相同代码均用(网页代码1)等方式表示)
(网页代码1) //------------------------------------------------

LOGIN 

 
用户名:
 
密 码:
 




 //------------------------------------------------
因为单片机的储存空间有限，一般将网页以const的形式存放在flash中，而且尽量精简，除了必要的效果和兼容性语句外， 其他都可以删掉(如对齐格式时使用的大量tab、空格等)，以减轻单片机负担。
但是为了编写网页方便，建议将网页源文件复制粘贴到别处，删除多余的内容后再烧写到单片机中。

好了，接着上面的说，真的只发一个网页过去就行了吗？
 当然了，肯定不行。因为浏览器无法知道单片机要发送什么类型、多少长度的数据。所以，我们还需要一个返回数据的格式。
//------------------------------------------------ HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: xx
 //------------------------------------------------

 文章1`2中也已经讲到了。所以，我们发送到浏览器的数据应该是这样的：
//------------------------------------------------ HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length:282

(网页代码1)
//------------------------------------------------
注意，这些数据中，有些换行是不能省的（下文 起强调作用，并不是接收到的字符）：
//------------------------------------------------ HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length:xx

(网页代码1)

//------------------------------------------------

 否则浏览器无法识别数据。 其中的Content-Length:282是网页文件的大小(字节)，需要提前算好。
这样，浏览器收到了第一个网页，显示效果如下。



 不管其他的，我们先登陆一下试试，输入用户名：hello,密码：world,点击登录。然后我们发现单片机收到了如下数据：
//------------------------------------------------
 GET /Login.cgi?Username=hello&Password=world HTTP/1.1
Host: 192.168.1.199
Connection: Keep-Alive
Accept: */*
Accept-Language: zh-CN
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 8.0; Windows NT 6.1; Trident/4.0; SLCC2; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.5.30729; .NET CLR 3.0.30729; InfoPath.2; SE 2.X MetaSr 1.0)
Referer: http://192.168.1.199/
Accept-Encoding: gzip, deflate
 //------------------------------------------------
好了，我们需要的数据应该全在第一行里面了，有用户名和密码，但是看一下浏览器的地址栏，用户名和密码同样以URL的形式出现了:
//------------------------------------------------ HTTP://192.168.1.199/Login.cgi?Username=hello&Password=world //------------------------------------------------
逗我呢这是，密码全看见了，有没有更为安全的方式呢，当然是有。首先看一下下面一篇文章:
->(文章3) http://www.cnblogs.com/hyddd/archive/2009/03/31/1426026.html

 知道了get 和 post 的区别，我们将Login.html中 method='get' 改为 method='post'重新操作一次，结果，单片机收到的数据变成了这样：
//------------------------------------------------
 POST /Login.cgi HTTP/1.1
Host: 192.168.1.199
Connection: Keep-Alive
Content-Length: 29
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Accept: */*
Accept-Language: zh-CN
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Origin: http://192.168.1.199
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 8.0; Windows NT 6.1; Trident/4.0; SLCC2; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.5.30729; .NET CLR 3.0.30729; InfoPath.2; SE 2.X MetaSr 1.0)
Referer: http://192.168.1.199/
Accept-Encoding: gzip, deflate

Username=hello&Password=world
 //------------------------------------------------
用户名和密码跑到了最后，浏览器地址栏也没有显示用户名和密码了，甚好！
以此方法，其他网页也可以发送到浏览器并返回单片机所需要的数据。

四、通过JS让网页活起来

现在让我们先做一个设置单片机串口的网页，并通过网页更新单片机串口设置。网页代码如下   

 (网页代码2) //------------------------------------------------

COM SETTING 


串口号:

波特率:





 //------------------------------------------------
 先看一下效果： 串口的设置是在变的，不能写死到网页里，该怎么动态显示呢？
当然，这种时候少不了Javascript。在网页的最后追加几句话：

 (网页代码3) //------------------------------------------------
//------------------------------------------------
value里的值是通过单片机实时生成的，我们姑且这样写。发送一下试试先：
//------------------------------------------------
 HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length:410

(网页代码2)
(网页代码3)
//------------------------------------------------
现在，显示效果是这样的：
这样，我们完成了单片机内部参数在网页上显示的效果。

得陇望蜀，人之常情，做完串口配置，又想把所有的单片机配置全部用网页完成，结果做出来一个比较大的网页。

这个网页上需要显示很多的值，需要动态生成很多的JS语句，如果采用Content-Length这种固定长度的方式发送，该怎么计算网页长度呢？

当然，可以一句一句用strlen计算加上去，再更改Content-Length的值。
然而这种方式很麻烦，不好操作(因为网页是const类型)，有时候网页的长度根本没办法预知，会导致网页发送失败，浏览器打不开网页。
实际上，这种问题当然是可以完全解决的。


五、灵活的网页传输方式


我们在上网的时候，实际上大部分的网页是动态的，不能预知长度，那么这些网页是怎么正确传输到浏览器上的呢？
如果你有TCP/IP的抓包软件，在抓到的数据包中，可能会看到这样一句：
Transfer-Encoding: chunked
这句话的意思是：不定长发送，即每个数据包中规定此包数据的大小，等待发送完成后，再发送一个结束符。
这样浏览器就不必知道整个网页有多大，只要等结束符就行。

 具体操作方式是这样的：
//------------------------------------------------
 HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Transfer-Encoding: chunked

数据长度1(16进制)
数据1
数据长度2(16进制)
数据2
......
0
（结束符：0表示数据长度为0，换行后没有数据内容，再换行）
 //------------------------------------------------
结束符前可以有任意多个数据。注意Content-Length方式的长度值是十进制，这种方式的长度值是十六进制。

 那么再试一试上面的网页：
//------------------------------------------------
 HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Transfer-Encoding: chunked

12C
(网页代码2)
6C
(网页代码3)
......
0

//------------------------------------------------
显示效果和之前的方法一样，但是这种方式操作起来就很方便了。
如果想向网页中添加数据，只要在结束符之前发送就OK。

现在，最基本的功能都实现了，但是，网页看起来有点丑，还能再给力点吗？

 通过CSS格式，可以做出很多炫酷的网页特效，但是有些效果，还是不能代替图片。那么，看下一节：
六、图片，让网页绚丽多彩。
是的，少了图片的网页，看起来枯燥无味。那么，让我们尝试着发送一张图片到浏览器上去。
首先，需要把图片存入单片机，在百度中搜索“任意文件转C语言数组”，用这个小工具，把图片先转换成十六进制数组。


(剩下部分还在探索，文章中有一些小问题，需要验证后再做更改，待续...如有疑问或建议，请直接回复)
（原创文章，转载请注明出处）