====== HTTP server na platformě STM32 ======

===== Zadání =====
S využitím vývojových desek STM32F4DISCOVERY a STM32F4DIS-BB zprovozněte Ethernet rozhraní. Implementujte jednoduchý HTTP server, který pomocí dynamicky generovaných stránek umožní grafické zobrazení sledované veličiny.

===== Úvod =====
Projekt má za cíl demo aplikaci HTTP serveru. Výsledné demo má sloužit jako základ pro vývoj centrální jednotky senzorické sítě. Tato jednotka bude sbírat údaje ze senzorů v síti a zobrazovat naměřená data uživateli pomocí webových stránek. Dále by tento server mohl sloužit k jednoduchému monitoringu vyvíjených přípravků během testů. (R&D centrum se nachází jinde než testovaný výrobek) 

===== Popis hardwaru a nastavení sítě =====

==== Hardware ====
Server je implementován do vývojového kitu [[http://www.st.com/web/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419|STM32F4DISCOVERY ]]. Kit je osazen mikroprocesorem s jádrem architektury ARM rodiny Cortex M4. K vývojovému kitu je připojená rozšiřující deska [[http://www.st.com/web/catalog/tools/FM146/CL1984/SC720/SS1462/PF255417?sc=stm32f4dis-expansion|STM32F4DIS-BB ]] jinak Base Board. Rozšiřující deska obsahuje Ethernet PHY LAN8720A. Server je napřímo připojen ke klientskému počítači (síť o dvou prvcích). Dále je použit obvod pro emulaci virtuálního COM portu pro zasílání dat k zobrazení. Tento přístup nahrazuje modul sběru dat ze senzorů a samotné senzory. K Base boardu je možné připojit ještě další zařízení jako kamera OV7670, nebo LCD. Ty ovšem nejsou v demo aplikaci použity. 
 
  
{{http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/fragment/product_related/rpn_information/board_photo/stm32f4dis-ext.jpg?300}}

==== Nastavení sítě ====
Jedinou věcí která je potřeba, je nastavit manuálně ip adresy obou zařízení. Server je nastaven na adresu ''192.168.10.10'' z toho plyne, že klientský počítač, je potřeba nastavit na adresu například ''192.168.10.11''. V budoucnu se samozřejmě očekává, že síť bude mít standartní architekturu a ip adresa serveru bude dynamicky nastavena řídícím prvkem. Pro naši jednoduchou síť postačí tento přístup.

{{:2014:http-stm32:blok_wiki.png?450|Blokač}}

====== Webová stránka ======
Cílem je webová stránka zobrazující graf hodnot. Za tímto učel nebylo možné se vyhnout použití již napsané funkce v javascriptu. Pro svoji jednoduchost byla zvolena metoda [[http://www.flotcharts.org/|flot ]] využívající funkce knihovního balíku jQuery ([[http://www.flotcharts.org/flot/examples/basic-usage/index.html|Referenční příklad]]) Použitím těchto knihoven vzroste nárok na velikost paměti serveru o 381 kB a navíc je potřeba tento objem dat odeslat s každým požadavkem na aktualizaci webové stránky.

Obě knihovny jsou napsány v tradičním tvaru - obsahují komentáře a odřádkování. Odstraněním této irelevantní složky zmenšíme nárok na paměť na 191 kB([[https://code.google.com/p/chromium/source/browse/trunk/samples/audio/flot/?r=2914|jquery.flot.min a jquery.min ]]). Dalším krokem jak zjednodušit práci serveru, je ukládání jíž stáhnutých stránek do cache paměti prohlížeče. Tento jednoduchý server bude podporovat verzi protokolu ''HTTP 1.0'' kde je nastavení cache pamětí složitější a protože se nejedná o klíčový problém tak nebyl vyřešen. Nejvhodnější variantou je odkazovat se na jiné stránky, které také využívají stejné knihovny jQuery jako například www.google.com nebo www.dokuwiki.com. Tato možnost vyžaduje připojení klienta k internetu.

==== Index html ====
Snahou je navrhnout stránku tak aby při dynamickém parsování dat serverem bylo zapotřebí co nejmenší počet operací. Proto jako vstupní data pro vykreslení je řetězec znaků reprezentující hodnoty v šestnáctkové soustavě.  

Vstupní řetězec v jazyce JavaScript

<code JavaScript>
// 0x1,0x2,0x3,0x4,0x5,0x6,0x7,0x8,0x9,0xA,0xB,0xC
var input = '000100020003000400050006000700080009000A000B000C'  

</code>

V následujícím úryvku kódu je ukázka parsování vstupních dat.
<code JavaScript>
var datasets =   [[	
					[1, parseInt(input .substring(0,4),16)],
					[2, parseInt(input .substring(4,8),16)], // ...... ]];
</code>

Stránky je možné automaticky aktualizovat pomocí příkazu
<code html>
<!-- each 1 s -->
<meta http-equiv="refresh" content="1">
</code>

===== Server =====
Tento projekt vychází ze [[http://www.element14.com/community/docs/DOC-51670/l/stm32f4dis-bb-discover-more-software-examples|Software examples]] pro Base Board. V tomto balíčku je ukázkový projekt implementovaného http serveru který pomocí CGI ovládá jednu LED a periodicky vyčítá hodnu napětí na AD převodníku(SSI). Je možné si zvolit příklad z RTOS a bez něj. Bohužel příklad s RTOS se mi nepodařilo zprovoznit.

Nejnižší komunikační vrstvy jsou naimplementovány lwIP (low weigth IP) stackem. Vrstva http serveru je zřejmě naimplementována knihovnou funkcí vývojářů STM. Kód http stránek je uložen jako jeden string pro každý soubor ve formátu hexadecimálních čísel. Proto byl v perlu napsán script pro překlad ASCII to HEX. Podle vzoru ''fsdata.c'' byl vytvořen ''fsdata_custom.c''. 

==== Server Side Includes ====
Server Side Includes neboli SSI je technika kterou využijeme k implementaci dynamicky se měnících dat. Implementaci SSI poznáme podle koncovky ''.ssi'' , ''.shtml'' a ''.shtm'' tu musíme dodržet i v našem případě. Vkládání textu do uložených stránek v pamětí procesoru probíhá tak že obslužný program obdrží požadavek ''GET'' na soubor s koncovkou např. ''.shtml''. Ukazatelem na místo kde bude přidán text se označuje tagem. Například

<code JavaScript>
var input = <!--t-->
</code>

Před odesláním souboru probíhá jeho parsování. Text je generován funkcí, která ja volána mechanizmy stacku. Její argumenty jsou dány, proto pole vložených znaku je předáváno globální proměnou s ukazatelem na vkládané pole.

==== Ring buffer ====
Řetězec vkládaný má místo tagu je implementovaný jako kruhová paměť. Zde je ukázka kódů na jednom místě.

Declarace a inicializace
<code c>
typedef struct 
{
  char *data;
   char *start; // prvni addresa paměti..read only 
   char *end;   // posledni addresa paměti..read only 
}sring_buffer;

char buff[BUFFER_SIZE*4]="000100020003000400050006000700080009000A000B000C000D000E000F0010";

//globalni promenna
sring_buffer sBuffer;

sBuffer.data = buf;
sBuffer.start = buf;
sBuffer.end = &buf[BUFFER_SIZE*4 - 1];// 4x char per number
</code>

Zápis a čtení z bufferu
<code c>

//add one char c
//this fcn is used in UART IRQ 
void addData(sring_buffer* buf, char c, int* cnt)
{
	if( c > 0x2F && c < 0x3A  ) 
	{// is it char
	  *(buf->data+(*cnt)) = c;
	  *cnt++;
	}

	if(*cnt == 4)
	{// is one number complete
	  *cnt = 0;
	  if(buf->data == buf->end-3)
	  {// ring buffer logic
		buf->data = buf->start;
	  }
	  else
	  {
		buf->data += 4;
	  }
	}
}

//pcInsert je ukazatel na pamet ktera bude po ukonceni cteni zkopirovana na misto tagu
//proto je potreba vracet pocet zapsanych znaků
int readAllBuffer(char *pcInsert,sring_buffer* buff)
{
  
  char* pstr = buff->data; // store pointer to init address of buff->data
  
  const char carka = 0x27 ; // char of ' in ascii
  int m; // for for :)
          
    *(pcInsert++) = carka;
    
    for(m=0;m<BUFFER_SIZE;m++)
    {
      if(buff->data == buff->start)
      {// logika ring bufferu
         buff->data = buff->end-3;
      }
      else
      {
        buff->data -= 4; // 4x char per number
      }
       
		// copy data to memory pointed by pcInsert		
      *(pcInsert++) = *(buff->data++);
      *(pcInsert++) = *(buff->data++); 
      *(pcInsert++) = *(buff->data++); 
      *(pcInsert++) = *(buff->data); 
      
      buff->data -= 3;
      
    }
    buff->data = pstr; // restore init address
    
    *(pcInsert) = carka;
	
	return (BUFFER_SIZE*4)+2; //length of copied data
 }
</code>

V kódu je zřejmé že ukazatel na ring buffer ''buf->data'' je pří čtení inkrementován a při zápisu dekrementován. Výsledkem je, že nejnovější hodnota je vyčtena jako první viz. [[http://uloz.to/xB6m1abB/dscf5493-avi|video]].

==== Příjem dat ====
Data jsou posílána ve stejném formátu ve kterém jsou vkládána do výsledné www stránky. Vhodné by bylo nastavení DMA kanálu. To je ponecháno pro budoucí vývoj. V tomto projketu je využit pouze periferie přijímače ''UART''. Při příchodu znaku je pomocí přerušení zavolána rutina příjmu dat. Přerušení není nijak omezováno, protože časově citlivá komunikace s Ethernet Phy se děje pomocí periferií a DMA. 

Rutina přerušení Uartu
<code c>

void USART6_IRQHandler(void)
{
   static unsigned int cnt = 0;
   char c;
    
   c = (char)USART_ReceiveData(EVAL_COM1);// read RX UART register
   addData(&sBuffer,c,*cnt); // add one char
	
   // clear flags
   USART6->SR &= ~USART_SR_RXNE;
   NVIC_ClearPendingIRQ(USART6_IRQn);    
  
}

</code>

===== Video =====
Video naleznete [[http://uloz.to/xB6m1abB/dscf5493-avi|zde]] heslo je ''stm32http''.

==== Popis videa ====
Přes prohlížeč Mozzila firefox jsem se připojil na IP adresu ''192.168.10.10'', poté jsem přes terminál odesílal pomocí maker terminálu stringy např ''"0025"''. Po každém odeslání jsem stránku z aktualizoval.  
 

===== Pár slov autora =====
Projekt je součástí vývoje jedné nejmenované firmy, proto nejsou vloženy žádné zdrojáky. Nicméně jsem se možná trochu rozsáhleji pokoušel nastínit svůj postup k cíli kdyby náhodou někdo řešil podobně zaměřený projekt. Projekt je psán pro placené vývojové prostředí IAR workbench ovšem referenční design STM podporuje i prostředí keil.