采用ARM9微處理器的嵌入式Web服務(wù)器設(shè)計(jì)方案

1.ARM簡(jiǎn)介

廣義地講，凡是帶有微處理器的專(zhuān)用軟硬件系統(tǒng)都可以稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng)。它是嵌入到對(duì)象體系中的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前非常流行的ARM內(nèi)核有ARM7TDM1、S t r o n g A R M 、A R M 7 2 0 T 、A R M 9 T D M 1 、ARM920T、ARM940T、ARM946T、ARM966T、ARM10TDM1等。本文所討論的目標(biāo)板的CPU為ARM920T內(nèi)核的三星S3C2410芯片。

ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機(jī)頂盒、高端打印機(jī)、數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。它包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三種類(lèi)型，廣泛應(yīng)用于PDA、移動(dòng)通信、路由器、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

2.嵌入式Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)原理

嵌入式Web服務(wù)器是指將Web服務(wù)器引入到現(xiàn)場(chǎng)嵌入式設(shè)備中，并駐留其中有限的代碼空間內(nèi)。與傳統(tǒng)的Web應(yīng)用相比，簡(jiǎn)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(chǎng)的嵌入式設(shè)備中。在相應(yīng)得軟硬件平臺(tái)支持下，利用標(biāo)準(zhǔn)的接口形式和通信協(xié)議，內(nèi)嵌于嵌入式設(shè)備的Web服務(wù)器可以向任何接入到它所在網(wǎng)絡(luò)的合法用戶(hù)提供統(tǒng)一的基于瀏覽器方式的操作和控制界面，此時(shí)瀏覽器成了設(shè)備的前端控制板。當(dāng)前在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍度胧絎ebServer,大體可分為2種實(shí)現(xiàn)方案：

(1)基于網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的嵌入式設(shè)備Internet接入;

(2)直接實(shí)現(xiàn)TCP/IP的嵌入式設(shè)備Internet接入。本課題中采用第二種實(shí)現(xiàn)方案。

3.系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 開(kāi)發(fā)流程

圖1為本課題所采用的實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及開(kāi)發(fā)流程。①在主機(jī)的RedHat Linux操作系統(tǒng)下安裝Linux發(fā)行包以及交叉編譯器armlinux-gCC;②對(duì)Linux進(jìn)行配置(makem e n u c o n f i g)，并選擇適合本課題系統(tǒng)得相關(guān)配置;③編譯生成Linux映像文件zlmage;④通過(guò)u-boot的tftp命令將該文件下載到目標(biāo)板并執(zhí)行。這將在下面的內(nèi)容中作介紹。? ? ?

3.2 加載Linux內(nèi)核映像

3 . 2 . 1 將J X A R M 9 - 2 4 1 0的串口0與P C的C O M 1連接，J X A R M 9 - 2 4 1 0的網(wǎng)卡和P C 的網(wǎng)卡使用直連網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行連接， 或者將J X A R M 9 - 2 4 1 0和P C機(jī)使用普通網(wǎng)線(xiàn)接入同一局域網(wǎng)。A R M 實(shí)驗(yàn)箱的I P 為192.168.1.45,虛擬機(jī)下的Linux的IP設(shè)為192.168.1.180,并將安全級(jí)別設(shè)置成無(wú)防火墻，宿主機(jī)IP設(shè)為192.168.1.145.

3.2.2 將JXARM9-2410上電，正常情況下將在終端DNW中看到bootloader菜單界面。在bootloader中按照提示進(jìn)行加載完成后輸入CTRL+C進(jìn)入Linux命令行。如果出現(xiàn)失敗，則可能存在一下幾種問(wèn)題：

1)加載內(nèi)核時(shí)總體是“TT”,這是由于tftp服務(wù)器沒(méi)有連接成功，在uboot中輸入PINg 192.168.1.180命令，如果提示為not alive請(qǐng)檢查網(wǎng)絡(luò)有沒(méi)有正確連接：使用網(wǎng)線(xiàn)正確與否或者宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的IP地址不在同一子網(wǎng)。此處要求宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)都在192.168.1.xxx網(wǎng)段，而且最后一位不能相同;如果提示為alive而仍然提示“TT”,請(qǐng)檢查Windows防火墻設(shè)置，關(guān)閉防火墻，如果仍然不行，請(qǐng)關(guān)閉系統(tǒng)中啟動(dòng)的其它程序，如殺毒軟件等。

2)提示“PACket too big”,這個(gè)問(wèn)題是由于uboot接收到非法的包產(chǎn)生的，少量這種提示不會(huì)影響內(nèi)核的加載，如果導(dǎo)致內(nèi)核加載失敗，請(qǐng)按照如下方式檢查：①使用直接網(wǎng)線(xiàn)連接計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)箱;②關(guān)閉計(jì)算機(jī)中打開(kāi)的所有與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的程序。

3.3 Boa Web服務(wù)器的建立

建立Boa Web服務(wù)器包括以下步驟：

3.3.1 下載Boa源代碼

Boa web服務(wù)器的源代碼可以從下載，本文中下載文件為：

boa-0.94.13.tar.gz,為當(dāng)前最新版本。

3.3.2 安裝并編譯Boa源代碼1)通過(guò)Vmware Tools中的文件共享將Windows下載的Boa源代碼復(fù)制到/home/cvtech/jx2410/examples/目錄下。

2)安裝源代碼：生成Makefile文件#./configure.

3)修改Makefile文件，找到CC=gcc,將其改成C C = a r m - l i n u x - g c c,再找到C P P = g c c - E,將其改成C P P = a r m - l i n u x -gcc-E,并保存退出。

4)運(yùn)行make進(jìn)行編譯，在boa/SRC目錄下將生成Boa文件，該文件即為Boa Web服務(wù)器執(zhí)行文件。將調(diào)試信息剝?nèi)?，得到的最后程序只有約60KB大小。

3.3.3 配置Boa Web服務(wù)器，使其能夠支持CGI程序的執(zhí)行

Boa啟動(dòng)時(shí)將加載一個(gè)配置文件boa.

conf,在Boa程序運(yùn)行前，必須首先編輯該文件，并將其放置于src/defines.h文件中SEVER-ROOT宏定義所定義的缺省目錄，或者在啟動(dòng)Boa時(shí)使用參數(shù)“-c”指定boa.

conf的加載目錄。

用戶(hù)可以根據(jù)自己需要，對(duì)boa.conf進(jìn)行修改，但必須要保證其他的輔助文件和設(shè)置必須和boa.conf里的配置相符，不然Boa就不能正常工作。在上面的例子中，我們還需要?jiǎng)?chuàng)建日志文件所在目錄/var/log/boa,將mime.types文件拷貝到/etc目錄。mime.types文件用來(lái)指明不同文件擴(kuò)展名對(duì)應(yīng)的MIME類(lèi)型，一般可以直接從Linux主機(jī)上拷貝一個(gè)，大部分也都是在主機(jī)的/etc目錄下。

3.4 系統(tǒng)功能的測(cè)試

在移植完Boa服務(wù)器后就是測(cè)試它能否正常工作，靜態(tài)HTML頁(yè)面能否正常訪(fǎng)問(wèn)，還將測(cè)試動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面能否正常訪(fǎng)問(wèn)。本課題中將采用NFS方式來(lái)進(jìn)行測(cè)試工作。

測(cè)試Web服務(wù)器。Boa測(cè)試開(kāi)發(fā)環(huán)境如圖2所示：

可以將嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)上的/etc目錄復(fù)制到主機(jī)的NFS共享目錄下，然后將NFS共享目錄下的etc重新mount為目標(biāo)系統(tǒng)上的/etc目錄。這樣就可以在主機(jī)上對(duì)etc目錄下的各種配置文件進(jìn)行修改而立刻在目標(biāo)系統(tǒng)上生效。

先前設(shè)定JXARM9-2410的IP地址為：192.168.1.45,且在JXARM9-2410的JFFS2文件系統(tǒng)中已經(jīng)預(yù)先燒寫(xiě)好了配置好的boa.

conf文件，位于/mnt/jffs2/etc/目錄。

啟動(dòng)JXARM9-2410 Linux,然后按如下步驟進(jìn)行：

a)將Boa的執(zhí)行文件復(fù)制到tftpboot目錄下;

b)將主機(jī)下的tftpboot目錄掛載到目標(biāo)板的nfs目錄下;

c)啟動(dòng)Boa服務(wù)器。

根據(jù)上文中boa.conf的配置，此時(shí)在目標(biāo)板的mnt/jffs2/web目錄下包含測(cè)試主頁(yè)面index.html、存放各種圖片的目錄IMAGES以及CGI腳本的存放目錄cgi-bin.

啟動(dòng)后測(cè)試Boa服務(wù)器，在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)如下網(wǎng)址：如果網(wǎng)絡(luò)連接正常，且Boa啟動(dòng)正常的話(huà)，將可以看到/mnt/jffs2/web/index.

html網(wǎng)頁(yè)，如圖3所示，表示靜態(tài)HTML頁(yè)面測(cè)試通過(guò)?？梢孕薷脑摼W(wǎng)頁(yè)，并替換成所需要的網(wǎng)頁(yè)，然后刷新瀏覽器顯示。

3.5 動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面測(cè)試

在JXARM9-2410 Linux的命令行中輸入如下命令，將主機(jī)的tftpboot目錄掛載到目標(biāo)板的nfs目錄：

上述命令首先將編寫(xiě)好的CGI程序cgi_test放置boa.conf定義的cgi-bin目錄下。

本課題中路徑為/ m n t / j f f s 2 / w e b / c g i -bin/,然后啟動(dòng)boa服務(wù)器。CGI程序就能被正確地執(zhí)行。