嵌入式開發可能既困難又昂貴，但本文展示如何在30分鐘內，在一種成本超低的設備上安裝好安全的嵌入式Web服務器，以便在WiFi芯片上運行FreeRTOS和lwIP TCP/IP堆棧。

為什么要使用安全（TLS）的服務器？

瀏覽器已經開始將標準（HTTP）服務器在瀏覽器欄中標記為“不受信任”（參見下面的圖2），而安全服務器對最終用戶來說將更加值得信賴。我將在本文下面的安全注意事項部分詳細介紹。

WiFi芯片ESP8266和Minnow服務器

1美元即可買到ESP8266芯片，但我建議使用帶USB接口的線路板。更新固件需要USB接口。如果沒有板載USB，則需要額外的步驟，比如使用USB-TTL轉換器。一個現成的帶USB接口的ESP8266線路板只需3美元可以購買到。

低成本的ESP8266 WiFi芯片非常適合學習之用，但速度很慢，特別是在執行諸如加密等CPU密集型任務時。在使用慢速芯片來處理CPU密集型任務時，確實需要慎重考慮你的設計。

ESP8266以80 Mhz的頻率運行，這對嵌入式芯片來說還算可以，但代碼執行速度比較慢，因為代碼要通過SPI內存執行。在超過資源受限微控制器的實際限制時，在此設備上運行啟用TLS的服務器可提供真正的喚醒呼叫，并提供對可在慢速微控制器上運行的內容的精彩介紹。選擇合適的安全Web服務器類型和Web應用程序設計對于速度較慢的設備至關重要。

在本文中，我將解釋如何在ESP8266上編譯和運行Minnow服務器。Minitow服務器和參考示例在GitHub上可以找到。

我最近在embedded.com上發表了一篇關于Minnow服務器的文章。該篇文章介紹了如何使用Minnow服務器創建一個基于Web的現代設備管理應用程序。本文還探討了在使用TLS時將WebSocket服務器與所謂的單頁應用程序（SPA）結合使用的好處。我建議讀者先閱讀一下這篇文章，因為我們將為ESP8266準備和編譯相同的示例代碼。

入門

我們將使用由esp-open-rtos項目提供的ESP8266 FreeRTOS/lwIP環境，但不用擔心，你不需要經歷一遍復雜的esp-open-rtos設置過程。相反，我們將利用預先配置好且完全準備好使用的環境，這個環境就是一個易于使用的基于Web的IDE.

下載FreeRTOS/lwIP ESP8266 IDE

導航到Real Time Logic并下載我們已經準備好的ESP8266 IDE。這一IDE專為教育目的而設計，包括一個預先配置好的esp-open-rtos，并綁定好了可簡單使用的基于Web的C語言源代碼IDE。IDE需要VmWare或VirtualBox，我本人更喜歡VmWare勝過VirtualBox，因為我發現前者更容易使用。而且，請注意，VmWare對于非商業用途是免費的。

ESP8266 IDE還包括一個嵌入式TLS堆棧（SharkSSL），Minnow服務器在使用SharkSSL編譯時會自動使用TLS。

您可以在沒有ESP8266線路板的情況下開始使用ESP8266 IDE，但無法上載和運行已編譯過的代碼。換句話說，您可以下載IDE并按照本教程中的所有步驟完成操作，除了在ESP8266上運行代碼。

圖1中的屏幕截圖顯示了虛擬機及與其相連的基于Web的IDE。請注意虛擬機是如何獲得ESP8266 USB連接的所有權。基于Web的IDE檢測到此情況，便顯示ESP8266已連接，并準備使用新固件進行更新。

圖1：基于Web的IDE連接到虛擬機的IP地址。

圖1中的屏幕截圖顯示ESP8266通過一塊面包板連接到LED。除非您想要控制本示例應用程序中使用的外部LED，否則不需要額外的LED或面包板。

請注意，你的VM的IP地址很可能與圖1中的不同。確保在虛擬機窗口中單擊IP地址。如果窗口為空白，請單擊窗口，然后按Enter鍵。您必須在瀏覽器中輸入此IP地址才能打開Web IDE。

安裝Minnow Server和示例代碼

Minnow Server參考示例不包含在ESP8266 IDE中，必須單獨安裝。圖1顯示了已安裝在“ESP/ms”目錄下的Minnow Server示例。必須從Linux命令行安裝Minnow Server，但如果您沒有使用Linux，也不要擔心。您只需復制并粘貼我們準備好的命令即可。下圖顯示了粘貼到Linux Web shell中的Minnow Server安裝命令的屏幕截圖，可從http://vm-ip-address/webshell/獲得。

圖2：粘貼到Linux Web shell中的Minnow Server安裝命令。

當您在瀏覽器中輸入Web shell的URL時，系統將提示您登錄。用戶名為sharkssl，密碼為SharkSSL。

GitHub上的ESP8266教程解釋了如何配置虛擬機、安裝所有內容、編譯Web服務器示例，以及刷新固件等。以下視頻通過逐步解釋簡化了操作過程。

安全與非安全

Minnow Server可以在安全或非安全模式下使用，而在與ESP8266 IDE和SharkSSL一起使用時自動進入安全模式（TLS）。在設備中使用支持TLS的Web服務器會增加額外的復雜性，最終用戶也將要承擔處理SSL證書的管理責任。在上面的視頻中，我們展示如何通過在瀏覽器中安裝認證機構（CA）證書來去除瀏覽器中顯示的證書錯誤。CA證書用于在Web服務器示例中對證書進行簽名。

嵌入式設備通常安裝在受保護的專用網絡中，但許多客戶仍要求使用TLS進行Web服務器連接。在專用網絡上使用支持TLS的服務器會有問題，因為沒有眾所周知的認證授權機構簽署IP地址或非標準（專用網絡）名稱。一種選擇是成為自己的證書頒發機構。如果有興趣了解更多相關信息，請點擊鏈接地址，查看教程：https://realtimelogic.com/blog/2014/05/How-to-act-as-a-Certificate-Authority-the-Easy-Way

如上所述，ESP8266速度很慢。TLS非常占用CPU，您會注意到需要一些時間才能建立連接。使用WebSockets進行通信的單頁應用示例針對CPU資源有限的設備進行了優化，但初始非對稱加密（TLS握手）仍然需要時間，特別對于一些不遵循友好設計實踐規則且打開許多TCP連接的瀏覽器，因為需要完整的TLS握手。