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在詳細(xì)介紹一種嵌入式Web服務(wù)器BOA的實現(xiàn)與配置方法的基礎(chǔ)上，以一個Web在線遠(yuǎn)程監(jiān)控GPIO（通用輸入/輸出）的程序為實例，介紹嵌入式Linux系統(tǒng)下CPU程序設(shè)計技術(shù)。 1 概述 隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，越來越多的信息化產(chǎn)品需要接入互聯(lián)網(wǎng)通過Web頁面進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。嵌入式Web系統(tǒng)提供了一種經(jīng)濟(jì)、實用的互聯(lián)網(wǎng)嵌入式接入方案。這里結(jié)合一種嵌入式Web Server BOA來介紹嵌入式Linux系統(tǒng)下的CGI程序設(shè)計技術(shù)。 2 Web Server BOA的實現(xiàn)與配置 2.1 uClinux下，主要有三個Web Server:HTTPD、THTTPD和BOA。HTTPD是最簡單的一個Web Server,它的功能最弱，不支持認(rèn)證，不支持CGI。THTTPD和BOA都支持認(rèn)證、CGI等，功能都比較全。BOA是一個單任務(wù)的小型HTTP服務(wù)器，源代碼開放、性能優(yōu)秀，特別適合應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中。目前的uClinux的代碼中已經(jīng)包含BOA的源代碼。在uClinux下實現(xiàn)BOA，只需要對BOA做一些配置和修改。以下是配置的過程。 （1）編譯BOA到內(nèi)核 首先，需要把BOA編譯到內(nèi)核，即執(zhí)行make menuconfig，在應(yīng)用程序選單中network application項下面選擇boa。該操作需要重新編譯內(nèi)核。 （2）編制配置文件boa.conf 在Linux操作系統(tǒng)下，應(yīng)用程序的配置都是以配置文件的形式提供的，一般都是放在目標(biāo)板/etc/目錄下或者/etc/config目錄下。但boa的配置文件boa.cont一般都旋轉(zhuǎn)在目標(biāo)板/home/httpd/目錄下。 例如，一個典型的boa.conf文件格式如下： ServerName Samsung-ARM DocumentRoot/home/httpd ScriptAlias/cgi-bin/home/httpd/cgi-bin/ ScriptAlias/index.html/home/httpd/index.html 它指定了HTML頁面必須放到/home/httpd目錄下，cgi外部擴(kuò)展程序必須放到/home/httpd/cgi-bin目錄下。 （3）編譯燒寫內(nèi)核 重新編譯內(nèi)核后，通過燒寫工具燒寫內(nèi)核，就可以在PC上通過IE瀏覽器訪問開發(fā)板上的Web Server。例如，輸入開發(fā)板的IP地址http://192.168.0.101，即可訪問到自己做的網(wǎng)頁index.html了。并且，通過編寫CGI外部擴(kuò)展程序，可以實現(xiàn)動態(tài)Web技術(shù)，下面將詳細(xì)介紹。 2．2 具有MMU平臺的Linux下B0A的實現(xiàn)與配置 對于有MMU（內(nèi)存管理單元）的平臺，如armlinux和ppclinux，可以到網(wǎng)上下載一個主流版本的boa發(fā)行包。因為是運行在目標(biāo)系統(tǒng)，所以要用交叉編譯工具編譯，即需要修改boa/src/Makefile里面的編譯器。例如： CC=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-gcc CPP=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-g++ 然后直接在boa/src目錄下執(zhí)行make，即可生成BOA可執(zhí)行文件；將其編譯入內(nèi)核，并燒寫到存儲設(shè)備，就可以實現(xiàn)訪問BOA服務(wù)器。 3 CGI程序設(shè)計技術(shù) CGI（Common Gateway Interface）是外部應(yīng)用擴(kuò)展應(yīng)用程序與WWW服務(wù)器交互的一個標(biāo)準(zhǔn)接口。按照CGI標(biāo)準(zhǔn)編寫的外部擴(kuò)展應(yīng)用程序可以處理客戶端瀏覽器輸入的數(shù)據(jù)，從而完成客戶端與服務(wù)器的交互操作。而CGI規(guī)范就定義了Web服務(wù)器如何向擴(kuò)展應(yīng)用程序發(fā)送消息，在收到擴(kuò)展應(yīng)用程序的信息后又如何進(jìn)行處理等內(nèi)容。通過CGI可以提供許多靜態(tài)的HTML網(wǎng)頁無法實現(xiàn)的功能，比如搜索引擎、基于Web的數(shù)據(jù)庫訪問等等。 3．1 工作原理 （1）WWW和CGI的工作原理 HTTP協(xié)議是WWW的基礎(chǔ)，它基于客戶/服務(wù)器模型，一個服務(wù)器可以為分布在網(wǎng)絡(luò)中處的客戶提供服務(wù)；它是建立在TCP/IP協(xié)議之上的“無連接”協(xié)議，每次連接只處理一個請求。在服務(wù)器上，運行產(chǎn)著一個守護(hù)進(jìn)程對端口進(jìn)行監(jiān)聽，等待來自客戶的請求。當(dāng)一個請求到來時，將創(chuàng)建一個子進(jìn)程為用戶的連接服務(wù)。根據(jù)請求的不同，服務(wù)器返回HTML文件或者通過CGI調(diào)用外部應(yīng)用程序，返回處理結(jié)果。服務(wù)器通過CGI與外部程序和腳本之間進(jìn)行交互，根據(jù)客戶端在進(jìn)行請求時所采取的方法，服務(wù)器會收集客戶所提供的信息，并將該部分信息發(fā)送給指定的CGI擴(kuò)展程序。CGI擴(kuò)展程序進(jìn)行信息處理并將結(jié)果返回服務(wù)器，然后服務(wù)器對信息進(jìn)行分析，并將結(jié)果發(fā)送回客戶端。 外部CGI程序與WWW服務(wù)器進(jìn)行通信、傳遞有關(guān)參數(shù)和處理結(jié)果是通過環(huán)境變量、命令行參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)輸入來進(jìn)行的。服務(wù)器提供了客戶端（瀏覽器）與CGI擴(kuò)展程序之間的信息交換的通道。CGI的標(biāo)準(zhǔn)輸入是服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出，而CGI的標(biāo)準(zhǔn)輸出是服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸入。客戶的請求通過服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出傳送給CGI的標(biāo)準(zhǔn)輸入，CGI對信息進(jìn)行處理后，將結(jié)果發(fā)送到它的標(biāo)準(zhǔn)輸入，然后由服務(wù)器將處理結(jié)果發(fā)送給客戶端。 （2）URL編碼 客戶端瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)采用編碼的形式進(jìn)行。該編碼就是CRL編碼。編碼的主要工作是表單域的名字和值的轉(zhuǎn)義，具體的做法為：每一對域和值里的空格都會被替換為一個加號（+）字符，不是字母或數(shù)字的字符將被替換為它們的十六進(jìn)制數(shù)字形式，格式為%HH。HH是該字符的ASCII十六進(jìn)制值。 標(biāo)簽將被替換為“%0D%0A”。 信息是按它們在表單里出現(xiàn)的順序排列的。數(shù)據(jù)域的名字和數(shù)據(jù)域的值通過等號（=）字符連在一起。各對名/值再通過“%26;amp;”字符連接在一起。經(jīng)過這些編碼處理之后，表單信號就整個成為一個連續(xù)的字符流，里面包含著將被送往服務(wù)器的全部信息。 因為表單輸入信息都是經(jīng)過編碼后傳遞給腳本程序的，所以CGI擴(kuò)展程序在使用這些參數(shù)之前必須對它們進(jìn)行解碼。 3．2 CGI外部擴(kuò)展程序編制 服務(wù)器程序可以通過三種途徑接收信息：環(huán)境變量、命令行和標(biāo)準(zhǔn)輸入。具體使用哪一種方法要由 它調(diào)用的服務(wù)器腳本程序是/cgi/bin/cgi_gpio.cgi。CGI擴(kuò)展程序中FORM表單的解碼可參考如下程序： /*function getPOSTvars*/ char **getPOSTvars(){ int i; int content_length; char **postvars; char *postinput; char **pairlist; int paircount=0; chr *nvpair; char *eqpos; postinput=getenv("CONTENT_LENGTH");//獲取傳送給程序數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) if(!postinput) exit(); if(!content_length=atoi(postinput))) //獲取信息長度 exit(1); if(!(postinput=(char*)malloc(content_length+1))) exit(1); if(!fread(postinput,content_length,1,stadin)) exit(1); postinput[content_length]="0"; for(i=0;postinput[ i];i++) if(postinput[ i]=="+") postinput[ i]=""; //對加易進(jìn)行處理 pairlist=(char **)malloc(256*sizeof(char **)); paircount=0; nvpair=strtok(postinput,"%26;amp;");//從出現(xiàn)“%26;amp;”字符的位置把信息分段，然后對結(jié)果依次處理 while (nvpair){ pairlist[paircount++]=strdup(nvpair); if(!(paircount%256)) pairlist=(char**)realloc(pairlist,(paircount+256)*sizeof(char**)); nvpair=strtok(NULL,"%26;amp;"); } pairlist[paircount]=0; postvars=(char**)malloc((paircount*2+1)*sizeof(char **)); for(i=0;i *eqpos="0"; unescape_url(postvars[i*2+1]=strdup(eqpos+1));//調(diào)用unescape_url函數(shù)繼續(xù)解碼 }else{ unescape_url(postvars[i*2+1])=strdup("")); } postvars[paircount*2]=0; for(i=0;pairlist[ i];i++) free(pairlist[ i]); free(pairlist); free(postinput); return postvars; } 其中，unescape_url函數(shù)再調(diào)用x2c函數(shù)，把（不是字節(jié)或數(shù)字的）特殊字符從其%HH表示方式解碼為文本字符。 /*unescape_url function*/ static void unescape_url(char *url){ int x,y; for(x=0,y=0;url[y];++x,++y){ if((url[x]=url[y])=="%"){ url[x]=x2c(%26;amp;url[y+1]); y+=2; } } url[x]="0"; } (3)直接URL加參數(shù)傳遞方法 這是一種不使用表單就可以向CGI傳送信息的方法。它把信息直接追加在URL地址后面，信息和URL之間用號號（？）來分隔。例如，對于一個cgi_gpio.cgi的腳本，可以從如下的鏈接啟動： /*cgi-bin/cgi_gpio.cgi?flag=1 Operate P1 . . . CGI擴(kuò)展程序中可使用如下代碼接收信息：char *get_input;//用于接收環(huán)境變量 . . . get_input=getenv(“QUERY_STRING”); if(get_input){ get_input=strdup(get_input); printf("QUERY_STRING if %s",get_input); } /*判斷flag=x信息*/ if(!strcmp(get_input,"flag=0") ...//Operate p0 else if(!strcmp(get_input,"flag=1") ...//Operate P1 else ...//Operate P2 對于上述三種方法，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場合和應(yīng)用要求進(jìn)行選取。 結(jié)語 嵌入式Web Server系統(tǒng)方案可以廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域，如自動化設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、嵌入式GSM短消息 平臺以及遠(yuǎn)程家庭醫(yī)療等。并且，隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深入，嵌入式Internet技術(shù)將得到更為廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。 |
