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1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1目的及意义
第三次工业革命以来，新材料技术和电子控制技术蓬勃发展，为加工制造提供了新思路。基于计算机精密控制下机械装置路径规划式熔融堆积这一创新型加工方式，人们提出3d打印技术，即通过计算机切片技术，读取模型的横截面信息，再控制机械装置逐层堆积材料，实现模型的空间打印。3d打印技术作为前沿性、先导性的新兴技术，打破了传统工艺和行业制造的限制，因其而发展起来的节约资源、低成本、高精度的新兴制造工艺具有传统工艺无可比拟的优势，具有十分广阔的前景[1]。
为提高3d打印机的使用位置灵活性，摆脱计算机控制的技术限制，嵌入式控制技术与3d打印机巧妙结合，在使得3d打印机轻量化的同时，高速发展的嵌入式和快速存储技术也为3d打印技术提供了新思路。物联网技术通过各类网络接入的方式，利用网络接口对嵌入式设备进行远程访问和管理，突破传统线路传输数据的物理距离限制。同时，存放在嵌入式芯片的轻量化tcp/ip协议（lwip协议）使得嵌入式系统能够作为独立的网络服务器端，并可由其他计算机访问其系统数据，实现普通计算机对于3d打印机的访问和控制，该技术称为嵌入式web技术。随着嵌入式芯片工艺和超文本传输协议的发展，嵌入式web与3d打印机的交互方式更为灵活多样，可实现更大范围的多机控制。本文拟研究基于stm32单片机的3d打印机网络通信控制方法，并实现嵌入式web与3d打印机的网络通信与人机交互控制，这对于3d打印机规模化、自动化生产具有重要意义。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究（设计）的基本内容
本课题拟研究基于STM32单片机的3D打印机嵌入式Web服务器的构建和运作方式，通过JavaScript语言编写HTML前端，在局域网中实现网页对3D打印机运行状态的监测及指令控制。
2.1.1嵌入式Web服务器的研究
在TCP/IP协议中，网页端通过超文本传输协议访问远程数据，并借助超文本标记语言为用户显示目标资源，而网络数据资源来源于服务器端。在本课题中，3D打印机在运行过程中实时生成各类参数，通过STM32单片机分析和存储，作为资源放置于嵌入式Web服务器中，并借助CGI程序处理后回报至网页端。同时，嵌入式Web服务器也作为一个数据接收端，将请求报文中的指令存入打印机外部存储或直接执行。
本课题拟研究网页端与嵌入式Web通信中所使用的LwIP协议的基本内容，探究实现二者通信过程的传输字节内容，完成通讯协议的设计，并最终实现通过局域网监控3D打印机的运行情况。
2.1.2HTML人机交互界面研究
基于超文本标记语言技术，设计3D打印控制的嵌入式Web网页端，该技术通过JavaScript编译器运行。同时，为了实现编程的精简化，提高代码的专用性，本次设计使用Java语言中的jQuery库进行网页端编写，该专用库为嵌入式Web设计，拥有完整的CSS控制选择器以及完善的Ajax封装函数，使得开发者能够在该函数中编写处理业务逻辑的程序而不受浏览器兼容问题和其他问题影响。
本课题中，3D打印机与远程访问端为全双工通讯模式，即用户在网页端可监测3D打印机的各类参数（3D打印机芯片处理各类运行参数，在公共网关接口（CGI）程序监控下发送至网页端），如表1所示，同时，网页端通过实时操作指令对3D打印机开始，停止，输入GM代码等进行控制。
表 2.1 网页端3D打印机参数表
| 温度参数 | 喷头温度 | 底床温度 | 风扇转速 |
| 位置参数 | 探头位置 | 进给参数 | 挤料参数 |
在3D打印机服务器端，嵌入式芯片对整个3D打印机运行过程中所产生的参数进行记录，并存入服务器，公共网关接口与浏览器进行交互，并从服务器中取得公共网关接口处理后的数据，完成双向交互过程。
2.2研究（设计）目标
本课题拟研究嵌入式Web服务器与网页端的通讯模式及通讯协议内容，并实现通过自主设计的网页端对3D打印机的运行状态参数进行监控并实现对其的实时控制。
2.3研究（设计）拟采用的技术方案及措施
本课题所研究的3D打印机基于STM32单片机控制，使用C 作为编程语言。3D打印机运行过程中，各类传感器将实时参数发送至STM32单片机处理，并存入嵌入式Web服务器中。在设计中需要研究各类传感器的数据流向，通过C 代码控制参数的处理及存储方式，为后续的网络通讯打下基础。
嵌入式服务器运行时，Network类提供TCP接口，而Web类通过该接口，提供web服务、ftp服务与telnet服务，三种服务共同实现3D打印机与网页端的全双工控制。在设计中，通过通讯实验的方式，验证3中服务的运作模式及代码内容的合理性。
网页端使用超文本标记语言，使用JavaScript编译器以及Java内置的jQuery库编写网页端内容，研究网页中的各类CSS元素以及网页端与服务器的通讯方式，在原有的代码研究基础上，增加网页端元素，验证其接收服务器数据或对嵌入式设备控制的可行性，最终实现双向通信。
3. 研究计划与安排
第1-3周 完成外文文献翻译以及开题报告撰写
第4-5周 学习javascript编程语言和jquery库内容
4. 参考文献（12篇以上）
[1]徐荣健,李宗安,朱莉娅,李客楼,杨继全.3d打印产业及技术发展趋势概述[j].机械设计与制造工程,2016,45(03):11-16.
[2]梁铁,李凯,王付强,郝真鸣.基于stm32和lwip协议栈的web网页控制系统的设计与实现[j].测控技术,2015,34(09):134-137.
[3]孙棣华,陆旭,廖孝勇,郑林江,余楚中.面向设备监控的lwip协议栈扩展设计[j].电子技术应用,2013,39(06):10-13.
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