【正文】 ..... 30 Boa Web 服務(wù)器的移植 .................................................................................................. 31 Boa Web 服務(wù)器的建立 ................................ 31 Linux 下動態(tài) Web 頁面的實現(xiàn) ...................................................................................... 32 CGI 程序分析 ........................................ 32 Form 輸入的分析和解碼 ............................... 34 第七章 系統(tǒng)功能的測試 ........................................................................................... 36 測試 Web 服務(wù)器 ............................................................................................................ 36 動態(tài) Web 頁面測試 ........................................................................................................ 37 結(jié)束語 ......................................................................................................................... 40 致謝 ............................................................................................................................. 41 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 42 附錄 ............................................................................................................................. 43 畢業(yè)設(shè)計論文 5 第一章 引言 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已成為計算機領(lǐng)域的一格重要組成部分。同時它 還具有自動生成目錄、自動解壓文件等功能。而是通過建立 HTTP請求列表來處理多路 HTTP連接請求。 Boa是一款單任務(wù)的 HTTP服務(wù)器。畢業(yè)設(shè)計論文 1 摘 要 論文主要介紹了基于 ARM9的嵌入式 Web服務(wù)器 Boa的軟、硬件設(shè)計及其實現(xiàn)，其中硬件部分的核心是三星 的 S3C2410X為處理器。最后成果形式為可以遠(yuǎn)程訪問的 WebServer嵌入式服務(wù)器。與其他傳統(tǒng)的 Web服務(wù)器不同的是當(dāng)有連接請求到來時 ,它并不為每個連接單獨創(chuàng)建進(jìn)程 , 也不通過復(fù)制自身進(jìn)程來處理多鏈接。同時它只為 CGI程序創(chuàng)建新的進(jìn)程 ,這樣就在最大程度上節(jié)省了系統(tǒng)資源 ,這對嵌入式系統(tǒng)來說至關(guān)重要。因此 , Boa在嵌入式系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價值 。以 ARM體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的微處理器具有高性能、低功耗和低成本的特點，它廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，是目前最廣泛的 32 位微處理器。不需要專用的通信線路，并且傳輸?shù)男畔⒉痪窒抻跀?shù)據(jù)信號，還有聲音和圖像。隨著 Web 技術(shù)的發(fā)展，幾乎改變了現(xiàn)在的信息表達(dá)形式，很多應(yīng)用都是基于 Web 技術(shù)的。所以如何設(shè)計這種特別的 Web 服務(wù)器，如何在嵌入式設(shè)備中安裝 Web 服務(wù)器，就成了嵌入式 Web 服務(wù)器的發(fā)展和研究方向。這種設(shè)備可以是具有有限內(nèi)存資源的 8 位或 16位系統(tǒng)，已足夠提供一個用戶界面，而且這種方式是基于 Inter 的。 如今國內(nèi)外有大量嵌入式應(yīng)用軟件已廣泛用于各類嵌入式系統(tǒng)中。如 Pharlap 公司的 MicroWeb， AgranatSystem 公司的 EmWeb、 emWare 公司 的 emMicro,Allegro 公司的RomPager， WindRiver 公司的 Wind 等等，國內(nèi)的有 Webit。 畢業(yè)設(shè)計論文 6 第二章 課題背景 這章對嵌入式系統(tǒng)作了定義，詳細(xì)介紹了嵌入式 Linux 以及嵌入式 Linux 在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中的地位，最后介紹了本次課題的硬件平臺。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機的應(yīng)用領(lǐng)域。 嵌入式系統(tǒng)和 Linux 隨著微處理器的產(chǎn)生，價格低廉、結(jié)構(gòu)小巧的 CPU 和外設(shè)連接提供了穩(wěn)定可靠的硬件架構(gòu)，那么限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸就突出表現(xiàn)在了軟 件方面。但這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品，其高昂的價格使許多生產(chǎn)低端產(chǎn)品的小公司望而卻步；而且源代碼封閉性也大大限制了開發(fā)者的積極性。還有，對上層應(yīng)用開發(fā)者而言，嵌入式系統(tǒng)需要的是一套高度簡練、界面友善、質(zhì)量可靠、應(yīng)用廣泛、易開發(fā)、多任務(wù)，并且價格低廉的操作系統(tǒng)。因為 Linux 的開放性，許多人認(rèn)為 Linux 非常適合多數(shù) Inter 設(shè)備。 Linux 對廠商不偏不倚而且成本極低，能夠很快成為用于各種設(shè)備的操作系統(tǒng)。 Linux 為嵌入操作系統(tǒng)提供了一個極有吸引力的選擇，它是個和 Unix 相似、以核心為基礎(chǔ)的、完全內(nèi)存保護(hù)、多任務(wù)多進(jìn)程的操作系統(tǒng)。程式源碼全部公開，任何人可以修改并在 GNU 通用公共許可證 (GNU General Public License)下發(fā)行 ,這樣，開發(fā)人員可以對操作系統(tǒng)進(jìn)行定制，再也不必?fù)?dān)心像 MS windows 操作系統(tǒng)中 后門 的威脅。 Linux用戶遇到問題時可以通過 Inter 向網(wǎng)上成千上萬的 Linux 開發(fā)者請教 ,這使最困難的問題也有辦法解決。 Linux 還提供了強大的網(wǎng)絡(luò)功能，有多種可選擇窗口管理畢業(yè)設(shè)計論文 7 器（ X windows）。不但成熟完善、而且使用方便 [7]。 Linux 已經(jīng)被移植到多種硬件平臺，這對受開銷、時間限制的研究與開發(fā)項目是很有吸引力的。 可以隨意地配置不需 要任何的許可證或商家的合作關(guān)系。這是最吸引人的。 。 在臺式機上的成功，使大家看到了 Linux 在嵌入式系統(tǒng)中的輝煌前景。它是嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)，以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積 、功耗等嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。本文所討論的目標(biāo)板的 CPU 為 ARM920T 內(nèi)核的三星 S3C2410 芯片。 ARM9 系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。 ARM9 系列微處理器主要應(yīng)用于無線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機頂盒、高端打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字?jǐn)z像機等。 S3C2410X 是一款由 Samsung 公司設(shè)計的低功耗、高集成度的基于 ARM920T 核的微處理器?，F(xiàn)在它廣泛應(yīng)用于 PDA、移動通信、路由器、 工業(yè)控制等領(lǐng)域 [3] 。 JXARM92410 目標(biāo)處理器采用 Samsung 公司的 S3C2410X 微處理器，開發(fā)平臺采用武漢創(chuàng)維特信息技術(shù)有限公司的 ADT 集成開發(fā)環(huán)境，嵌入式開發(fā)的所有過程都可在該環(huán)境下完成。 JXARM92410 ARM 教學(xué)實驗系統(tǒng)基本實驗?zāi)Ｐ腿鐖D 1 所示 : 圖 畢業(yè)設(shè)計論文 9 第三章 嵌入式 Web 服務(wù)器 概述 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已成為計算機領(lǐng)域的一格重要組成部分。它的基礎(chǔ)是客戶端要有一個瀏覽器程序，服務(wù)器端要有一個對應(yīng)的 Web 服務(wù)器。解決方法是使用功能相對簡單，體積更小、消耗資源更少的簡單 Web 服務(wù)器，于是嵌入式 Web 服務(wù)器就應(yīng)運而生了。用戶端使用 Web 瀏覽器和 Web 服務(wù)器進(jìn)行通信。這些數(shù)據(jù)通常以格式固定、含有文本和圖片的頁面出現(xiàn) 在用戶端瀏覽器。與傳統(tǒng)的 Web 應(yīng)用相比，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并將信息采集和信息發(fā)布都集成到現(xiàn)場的嵌入式設(shè)備中。當(dāng)前在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍度胧?WebServer,大體可分為 2 種實現(xiàn)方 案 [1]：（ 1）基于網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的嵌入式設(shè)備 Inter 接入；（ 2）直接實現(xiàn) TCP/IP 的嵌入式設(shè)備 Inter 接入。 TCP/IP 協(xié)議 TCP/IP（傳輸控制協(xié)議 /網(wǎng)間協(xié)議）是一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)上的所有通信設(shè)備，尤其是一個主機與另一個主機之間的數(shù)據(jù)往來格式以及傳送方式。在數(shù)據(jù)傳送中，可以形象地理解為有兩個信封， TCP 和 IP 就像是信封，要傳遞的信息被劃分成若干段，每一段塞 入一個TCP 信封，并在該信封面上記錄有分段號的信息，再將 TCP 信封塞入 IP 大信封，發(fā)送上網(wǎng)。因此， TCP/IP 在 Inter 中幾乎可以無差錯地傳送數(shù)據(jù)。同時， Web 服務(wù)器同 Web瀏覽器之間的通信是通過 HTTP 協(xié)議進(jìn)行的，這一通用的、無狀態(tài)的、面向 對象的協(xié)議HTTP 協(xié)議是 Web 瀏覽器和 Web 服務(wù)器之間的應(yīng)用層協(xié)議，也是基于 TCP/IP 協(xié)議的。為形成同 Web 服務(wù)器的虛鏈路，瀏覽器使用一種被抽象地稱為稱為套接口（ socket）的高層軟件。接下來套接口軟件使用 TCP 協(xié)議向 Web 服務(wù)器發(fā)出包含 GET 命令的字節(jié)流和位流， TCP 將數(shù)據(jù)分段并將各獨立段傳到 IP 模塊，該模塊將數(shù)據(jù)段轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)報并發(fā)送給 Web 服務(wù)器。考慮到嵌入式 Web服務(wù)器的硬件處理速度慢并且存儲容量相對較小的條件限制，在 TCP/IP 協(xié)議棧中主要能夠?qū)崿F(xiàn) ARP， IP， ICMP， TCP， HTTP 協(xié)議即可 [6]。 其中 d最小 ,只需幾千字節(jié)的空間 ,功能簡單 ,但不支持 CGI； Apache， td和 Boa支持 CGI。雖然本文中所用到的嵌入式 Linux的 Web服務(wù)器也可以通過自行裁剪 Apache服務(wù)器得到，但是 Apache服務(wù)器是采用傳統(tǒng)的生成子進(jìn)程的方式來提 供服務(wù)的形式，這種形式比較適合服務(wù)比較復(fù)雜的情況，性能上并沒有但進(jìn)程的服務(wù)器高，尤其在高負(fù)載的情況下更是如此。而且 從對 CGI支持的性能指標(biāo) [15]可知 ,Boa對 CGI的支持效果最佳。 所以 ,本課題中選擇 Boa作為嵌入式 Linux系統(tǒng)的 Web服務(wù)器 . 畢業(yè)設(shè)計論文 11 Boa 的功能實現(xiàn) 嵌入式 Web服務(wù)器 Boa和普通 Web服務(wù)器一樣 , 能夠完成接收客戶端請求、分 析請求、響應(yīng)請求、向客端返回請求結(jié)果等任務(wù)。 嵌入式 Web服務(wù)器 Boa根據(jù)請求方法的不同 ,做出不同的響應(yīng)。如果請求方法為 GET,則在返回響應(yīng)首部的同時 , 將客戶端請求的 URL目標(biāo)文件從服務(wù)器上讀出 ,并且發(fā)送給客戶端瀏覽器 。 Boa的功能實現(xiàn)也是通過建立連接、綁定端口、進(jìn)行偵聽、請求處理等來實現(xiàn)的。Web 服務(wù)器原本是為靜態(tài) HTML 文檔以及其他相關(guān)靜態(tài)文件而設(shè)計的。 CGI 規(guī)范在 Web 服務(wù)器和瀏覽器（又稱客戶機）之間建立了標(biāo)準(zhǔn)的信息交換方式。外部程序通常稱為 CGI 程序、CGI 腳本、 CGI 應(yīng)用程序或簡稱網(wǎng)關(guān)，因為它運用了 CGI 規(guī)范并為實現(xiàn) Web 平臺的功能而專門設(shè)計。沒有了 CGI， Web 的世界就完全失去了它的交互性，所有的信息都變成單向的了，而不能夠有任何的反饋。在執(zhí)行 CGI 程序后，會訪問數(shù)據(jù)庫的記錄，最后使用 STDOUT 輸出 HTML 形式的結(jié)果文件，經(jīng) Web 服務(wù)器送回瀏覽器顯示給用戶。在服務(wù)器下， Linux環(huán)境變量、命令執(zhí)行參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出文件都可用于 Web服務(wù)器與CGI程序之間的通訊。選擇哪一種模式取決于表單 ( FORM)的 ―METHOD‖字段的設(shè)置 ,如果 METHOD設(shè)定為 GET， CGI程序從環(huán)境變量 QUER_STRING中獲取數(shù)據(jù) .為了解釋數(shù)據(jù)和執(zhí)行需要的動作， CGI程序必須要分析（處理）此字符串；如 果 METHOD設(shè)定為 POST,數(shù)據(jù)會以 STDIN方式送入 CGI接口。在本課題中 CGI程序采用的是 POST方法。 運行結(jié)果 POST 用 STDIN 輸入數(shù)據(jù) GET 用 QUERYSTRING 輸入數(shù)據(jù) 用 STDOUT 輸出數(shù)據(jù) Web 瀏覽器 Web 服務(wù)器 CGI 腳本 啟動 CGI 畢業(yè)設(shè)計論文 14 第五章 建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)