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Embedded Internet

Introducción a los servidores web dedicadosIntroducción a los servidores web dedicadosIntroducción a los servidores web dedicadosIntroducción a los servidores web dedicadosIntroducción a los servidores web dedicadosMartin Burhardt (FAE Director para Europa Central de Microchip Technology) yFrancesco P. Volpe (Profesor de técnica de microordenadores y electrónica digital)

La «Internet dedicada» (embeddedInternet) está atrayendo un elevadogrado de interés. Este artículo expli-ca dicho concepto mediante el usode un simple ejemplo de aplicación.

Los servidores web basados en PCson muy comunes. Cualquier PC quetrabaje bajo Windows, Linux o Unixpuede utilizarse como servidor web.

un microcontrolador de 8 bit, comoel PIC16F877 de la familia de produc-tos PICmicro, es mucho más efectivoen cuanto al coste para desempeñarestas funciones. Los recursos delPIC16F877 son suficientes para rea-lizar una pila TCP/IP y un servidorHTTP.

Si un servidor web dedicado seutiliza para controlar un dispositivo

Atraviesan la pila TCP/IP del servidory pasan al motor de aplicación HTTP.El reconocedor de forma extrae losdatos para la aplicación dedicadadesde el texto HTTP. Esto podría ser,por ejemplo, una medida de tempe-ratura, es decir, una aplicación espe-cífica de cliente/usuario. Como res-puesta, este módulo proporciona losdatos demandados –el valor de latemperatura– al generador HTML,que los transforma en un formatocompatible con el navegador. Enton-ces, el motor HTTP integra estos da-tos en la página web y los envía aEthernet mediante la pila TCP/IP. En-tonces los datos vuelven al navega-dor que inició la petición en el servi-dor web dedicado vía Ethernet.

Protocolos de Internet

Proporcionar datos a Internet talcomo se ha descrito anteriormenterequiere alguna actividad de proto-colo. La pila TCP/IP controla cómo seprocesan los datos. La pila se compo-ne de varias capas (ver figura 2).

La capa de enlace contiene loscontroladores adaptadores de red.En el servidor web dedicado que sepresenta aquí, el controlador sólo in-cluye la configuración del controla-dor Ethernet y la comunicación dedatos entre el PIC16F877 y el contro-lador Ethernet. La capa de red con-tiene el IP (Internet Protocol o Proto-colo de Internet). El IP proporcionalos datos al protocolo de capa detransporte correspondiente. La capade transporte contiene el protocolode control de transmisión (TCP), quecuida del transporte de datos a ydesde la aplicación en la capa deaplicación. El TCP también asegura,entre otras cosas, que no se pierdanpaquetes de datos. La capa de apli-cación contiene la aplicación, en estecaso el servidor HTTP. Como ya se haexplicado anteriormente, la aplica-ción definida por el usuario se en-cuentra en el servidor web dedicadoy no en la pila TCP/IP.

La figura 3 muestra el camino

La llegada de aplicaciones que reque-rían un servidor web con dimensio-nes compactas condujo al desarrollode PC «dedicados» (embedded) o«DIMM», diseñados alrededor de unpequeño núcleo PC basado en pro-cesadores 80386, 80486 o Pentium.La ventaja de este tipo de sistemas esque la aplicación puede generarseutilizando un entorno de desarrollode PC. Sin embargo, su elevado cos-te constituye una importante desven-taja.

Hay muchas aplicaciones que norequieren un servidor web de propó-sito general; por ejemplo, cuando unsensor o un sencillo sistema de lec-tura de estados resulta suficiente.Entre tales aplicaciones se incluyen lamonitorización de máquinas de ven-ta automática o el diagnóstico remo-to de fotocopiadoras. En estos casos,

independientemente de su platafor-ma, utilizando un navegador (brow-ser), éste debe contener un ciertonúmero de componentes (ver figu-ra 1).

Los datos se envían al servidorweb dedicado por medio de Internet.

Figura 1. Componentes de

un servidor web dedicado

Figura 2. Capas de la pila

TCP/IP

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que siguen los datos en la pila TCP/IP. La capa de aplicación inserta unacabecera que precede a los datos delservidor HTTP; entonces, la combina-ción de ambos pasa a la capa TCP.Ésta, a su vez, añade una cabeceraTCP; el paquete de datos resultantees el segmento TCP. Este segmento seenvía entonces a la capa IP, que in-serta una cabecera IP para formar eldatagrama IP. Finalmente, este da-tagrama se introduce en la capa deenlace (el controlador Ethernet). Enun último paso, esta capa inserta lacabecera Ethernet y agrega el porta-dor Ethernet al final del datagrama.La trama Ethernet resultante se envíaentonces por medio de Ethernet.

Cuando el servidor web dedica-do recibe datos, la trama Ethernetviaja a través de la pila TCP/IP en di-rección inversa. Ahora, cada capaquita su correspondiente cabecera, laevalúa, y pasa los restantes datos alsiguiente protocolo de capa más

Figura 3. Encapsulado en

la pila TCP/IP

Figura 4. diagrama de

bloques de un servidor web

dedicado

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alto.

Implementación conPICmicro

La implementación de la pilaTCP/IP y el servidor HTTP con unPIC16F877 requiere aproximadamen-te 4 KB de memoria Flash de progra-ma y alrededor de 300 bytes deRAM, lo cual hace de ésta una de laspilas TCP/IP de menor tamaño entrelas que utilizan un microcontroladorde 8 bit. La figura 4 muestra el

diagrama de bloques de la realiza-ción de un servidor web dedicado.

Un oscilador de 20 MHz propor-ciona la señal de reloj tanto al micro-controlador PIC16F877 como al con-trolador Ethernet. Ésta es la frecuen-cia necesaria para un controladorEthernet, si bien el MCU podría uti-lizar una frecuencia de reloj conside-rablemente más reducida. Se ha se-leccionado un MCP-130 como circui-to de reinicialización. El sensor detemperatura digital DS1820 se co-necta al interface de aplicación. El

PIC16F877 lee el valor de temperatu-ra y se lo proporciona al controladorEthernet.

La página web del servidor webdedicado reside en la memoria deprograma del MCU. El texto HTMLnecesario se almacena como una ta-bla. Dado que el PIC16F877 soportaprogramación en el propio circuito,los usuarios pueden adaptar la apli-cación y la página web a sus propiosrequisitos. ❏