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Mit dem Mikrocontroller ins Internet - microconsult.de

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Embedded Internet

Thomas Batt

t.batt@microconsult.com

Mit dem Mikrocontroller ins Internet


1. Praktische Anwendungen für 8/ 16/ 32-Bit Mikrocontroller

2. Datenvisualisierung mit HTML und XML

3. Applikationsbeispiel mit Embedded Webserver

� Von der Idee zur Applikation

4. Zusammenfassung

5. Wie geht’s weiter?

© MicroConsult - MicroElectronics Consulting & Training GmbH

Inhalt


Praktische Anwendungen für

8/16/32-Bit Mikrocontroller

Mit dem Mikrocontroller ins Internet


Web-

Server

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Internet Infrastruktur und Embedded Systeme

Internet

Intranet

Extranet

Bereits weltweit bestehende Internet-Infrastruktur

Embedded- und Deeply-Embedded Systeme

Client mit

Internet

Browser


µC-System

RTOS/optional

IP-Adresse

TCP/IP

Webserver

Internetseiten

Applikation

Mikrocontroller

© MicroConsult - MicroElectronics Consulting & Training GmbH

TCP/IP

Internet

Intranet

Extranet

TCP/IP

Embedded Webserver

Client


µC-System

RTOS/optional

Webserver

Internetseiten

Applikation

IP-Adresse

TCP/IP

Mikrocontroller

© MicroConsult - MicroElectronics Consulting & Training GmbH

TCP/IP

Internet

Intranet

Extranet

TCP/IP

Protokolle on Chip

Client


µC-System 1

Device-ID

Protokollbearbeitung

Applikation 1

µC-System n

Device-ID

Protokollbearbeitung

Applikation n

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Spezielles Protokoll

PC-System

Gateway

IP-Adresse

TCP/IP

Webserver

Internetseiten

Internet

Intranet

Extranet

Verteilter Webserver

TCP/IP TCP/IP

Client


Webserver

ohne

RTOS

Webserver

mit RTOS

Protokoll

on Chip

Verteilte

Webserver

Architektur

8-

Bit

16-

Bit

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32-

Bit

���� ���� —


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���� ����

����

����

���� ���� —

Vorteile

• Kosteneinsparung

• Ressourcenbedarf ROM: 50 kByte

• Programmcode komplett bekannt

• Hohe Transparenz

• Zeitersparnis bei der Entwicklung

• Systemstabilität

• Herstellerunterstützung

• Ressourcen-Einsparung

• Optimierte Protokollbearbeitung

• Geringere Rechenbelastung

• Ressourcen-Bedarf ROM: 10 kByte

• Keine IP-Adresse für Emb.-System

• In bestehenden Applikationen

leicht einbindbar

• System erweiterbar

Gegenüberstellung

Nachteile

• Implementierung zeitaufwendig

• Hoher Wissensstand erforderlich

• Ressourcenbedarf ROM: 180 kByte

• Kosten (Lizenzgebühren)

• Unflexibel durch Siliziumbindung

• Kosten (Lizenzgebühren)

• Gateway erforderlich


Webserver

ohne

RTOS

Webserver

mit RTOS

Protokoll

on Chip

Verteilte

Webserver

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Einsatzgebiete

Klassifizierung und Aufgaben

• Applikationen, die bereits ohne RTOS arbeiten

• Applikationen, die bedingt durch Sicherheitseinstufung kein RTOS einsetzten dürfen

Beispiel:

Statusabfrage und Wartung von Flugzeug-Steuersystemen

• Industrielle und kommerzielle Applikationen, die bereits auf einem RTOS basieren

Beispiel:

Produktionsanlagen, die über das Internet konfiguriert und überwacht werden.

Messgeräte ohne Bedienelemente, die über das Internet fernsteuerbar sind.

• Kostengünstige Single-Chip Applikationen

• Konsumerwahren mit hohen Stückzahlen

Beispiel: Internetfähige, mobile Geräte wie Handy, Pager und Handheld

• Mehrere Embedded Systeme, die an einer Lokalität mit dem Internet verbunden sind

Beispiel:

Haushalt der Zukunft – alle Geräte (Heizung, Rollläden, Kaffeemaschine,

Alarmanlage...) sind über das Internet mit z.B. Handy oder Handheld steuerbar.


Mit dem Mikrocontroller ins Internet

Datenvisualisierung mit HTML und XML


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Extensible - Erweiterbare

Markup - Markierungs

Language - Sprache

Grundlagen XML

• Prozessor-unabhängiger Austausch und Decodierung von Daten zwischen

verschiedenen Systemen

• Keine vordefinierten TAGs wie bei HTML

• XML-Vokabular für jede Applikation unter Berücksichtigung von

Grammatikregeln eigens definierbar


Messdaten-Quelle 1 Messdaten-Quelle 2 Messdaten-Quelle 3

Client

Client

Client Browser

Browser

Browser

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Internet

Intranet

Extranet

Datentransformation

Client

Client

Client Browser

Browser

Browser

Datenentstehung

Internet

Intranet

Extranet

Szenario


Textbasiertes Datenformat:

Hamburg|20.01.2001|12:30|heiter|5.0

XML Datenformat:


Vorteile beim Einsatz von XML

• Standardisiert durch W3C www.w3c.org

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Klassifizierung und Aufgaben

• Standardisierte Internet-Infrastruktur bleibt unverädert, z.B. HTTP als Übertragungsprotokoll

• Trennung von Daten und Präsentation

• Daten von Mensch und Computer interpretierbar

• Flexibel in der Erstellung und Weiterverarbeitung

• Einfache Transformierung der XML Daten in andere Formate durch standardisierte Tools,

z.B. Parser wie SAX zur Vereinfachung der Datendarstellung

Nachteile beim Einsatz von XML

• Keine globale Datenkomprimierung im Standard enthalten

• Daten im Klartext lesbar, dies ist ein Nachteil in Bezug auf Sicherheit


Applikationsbeispiel mit

Embedded Webserver:

Von der Idee zur Applikation

Mit dem Mikrocontroller ins Internet


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Darstellung der Applikation im Browser



Parameter Call - Static



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HTML Datei ParStat.htm (1 ..)




Parameter Call - Static












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OFF




DIP-Switch S603








HTML Datei ParStat.htm (.. 2)


ParStat.htm

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Converter

TEXT2C

PARSTAT.c

Aufruf: text2c ParStat.htm PARSTAT.c ParStat_htm 50

SW_ON.gif

SW_OFF.gif

Converter

BIN2C

SW_ON.c

SW_OFF.c

Aufruf: bin2c SW_ON.gif SW_ON.c SW_ON_gif 16000

Aufruf: bin2c SW_OFF.gif SW_OFF.c SW_OFF_gif 16000

Dateikonvertierung


Chunk Table Internetseite Internetseiten - Elemente

*pData

Length

*pData

Length

*pData

Length

*pData

Chunk 5

BIN2C

Length Grafik

*pData

Length

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Chunk 1

Chunk 2

*pData

Chunk 3

BIN2C

Length Grafik

Chunk 4

Chunk 6

TEXT2C

BIN2C

BIN2C

TEXT2C

HTLM

Grafik

Grafik

HTLM

Statischer Teil

am Seitenbeginn

von PARSTAT.c

Statischer Teil

am Seitenende

von PARSTAT.c

Chunk Table

Abhängig von

Schalterstellung S603.1

SW_ON.c oder SW_OFF.c

Abhängig von

Schalterstellung S603.2

SW_ON.c oder SW_OFF.c

Abhängig von

Schalterstellung S603.3

SW_ON.c oder SW_OFF.c

Abhängig von

Schalterstellung S603.4

SW_ON.c oder SW_OFF.c


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Funktion der Schalterauswertung

/* check input bits of P5.10 - P5.13 */

for (bitnum = 10; bitnum pData = (void*) ParStatSW_ON_htm;

pChunk->Length = sizeof(ParStatSW_ON_htm)-1;

} else

{

/* bit = 0 -> use "off” image */

pChunk->pData = (void*) ParStatSW_OFF_htm;

pChunk->Length = sizeof(ParStatSW_OFF_htm)-1;

}

pChunk++;

}

return PREP_OK; /* page prepared OK, now send it to browser */


• Praktische Anwendungen für 8/ 16/ 32-Bit Mikrocontroller

� Embedded Webserver, optional mit RTOS

� Protokolle on-Chip

� Verteilter Webserver

• Datenvisualisierung mit HTML und XML

� XML ist für Mensch und Maschine lesbar

� XML trennt zwischen Daten und Präsentation

• Von der Idee zur Applikation – Embedded Webserver

� Konvertierung der HTML- und Grafik-Dateien in C

� Aufteilung in Chunks

� Funktionen für den Zugriff auf die Hardware

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Zusammenfassung


Weitere Informationen finden Sie im Internet: http://www.microconsult.de

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Wie geht‘s weiter?

Seminar: Intra-/Internet Anbindung von Embedded Systemen (Dauer: 5 Tage)

Seminar: TCP/IP Protokollwelt (Dauer: 3 Tage)


Anforderungs-

Analyse

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Training, Coaching, Engineering

Analyse

Design

Implementierung Unit-Test

Wissen nach Maß für Embedded Projekte

MicroConsult

unterstützt

Sie bei:

System-Test

Komponenten-

Test

Abnahme-

Test

HW-/SW-Technologien, Tools, Methoden, Prozess, Team

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