3 人機(jī)交互子系統(tǒng)-WEB服務(wù)器設(shè)計(jì) - 基于ARM-LINUX平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器設(shè)計(jì)

　　3 人機(jī)交互子系統(tǒng)-WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)

　　由于嵌入式設(shè)備的硬件資源一般都比較有限，不能同時(shí)處理多個(gè)用戶的請(qǐng)求。因此，在WEB服務(wù)器的選取方面，選擇一些專為嵌入式設(shè)備而開(kāi)發(fā)的WEB服務(wù)器。這些服務(wù)器具有占用內(nèi)存空間低、處理效率高、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，相當(dāng)適合嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。另一方面，在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，由于互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，3G網(wǎng)絡(luò)的到來(lái)，每個(gè)人都希望可以通過(guò)手上的手持式設(shè)備來(lái)訪問(wèn)控制自己的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，使用一個(gè)輕量級(jí)的WEB服務(wù)器當(dāng)作訪問(wèn)控制服務(wù)器，可以相當(dāng)出色地完成任務(wù)。

　　3.1 服務(wù)器工作原理

　　嵌入式WEB服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)采用B/S架構(gòu)，也即由服務(wù)端和客戶端構(gòu)成。在此架構(gòu)上，將會(huì)通過(guò)以下幾個(gè)步驟來(lái)與WEB服務(wù)器互相通信。

　　（1）在客戶端的瀏覽器（Browser）輸入WEB服務(wù)器的IP地址;

　?。?）客戶端首先通過(guò)TCP發(fā)起建立連接請(qǐng)求，然后服務(wù)器通過(guò)認(rèn)證后，確認(rèn)請(qǐng)求合法后立即建立連接。在這個(gè)過(guò)程中，采用的是TCP/IP協(xié)議的“三次握手”方式建立連接的;

　　（3）通過(guò)TCP/IP建立連接后，瀏覽器再用HTTP協(xié)議發(fā)出HTTP請(qǐng)求;

　?。?）當(dāng)服務(wù)器端接收到HTTP請(qǐng)求后，對(duì)其進(jìn)行解析等操作，然后根據(jù)不同的處理結(jié)果服務(wù)器再執(zhí)行相應(yīng)的返回操作。

　?。?）客戶端收到服務(wù)器的返回結(jié)果后，解析HTML數(shù)據(jù)包，然后將之顯示在瀏覽器上。

　　3.2 Boa WEB服務(wù)器的移植

　　Boa 是一個(gè)處理單任務(wù)的WEB服務(wù)器。也就是說(shuō)只有在完成一個(gè)請(qǐng)求后才能響應(yīng)另外一個(gè)連接請(qǐng)求，雖然無(wú)法實(shí)現(xiàn)并發(fā)響應(yīng)，但是已經(jīng)足夠應(yīng)付嵌入式的應(yīng)用處理了。另外，Boa也是一個(gè)相當(dāng)輕量級(jí)的WEB服務(wù)器，交叉編譯所得到的可執(zhí)行文件只有60kB左右。出于設(shè)計(jì)的精簡(jiǎn)和應(yīng)用需求，Boa僅支持CGI。

　　在WWW.boa.org上下載boa的源代碼。通過(guò)以下步驟完成其交叉編譯：

　　#tar—bx*** boa-0.94.1 3.tar. gz

　　#cd./boa-0.94.13/src

　　#./configure

　　#vi./Makefile

　　修改CC=gcc為CC=arm-unknownlinux-gcc，CPP=gcc -E為CPP=arm-unknownlinux-cpp -E，保存退出。執(zhí)行如下命令：

　　#make

　　#arm-linux-strip./boa

　　得到能在arm平臺(tái)下的可執(zhí)行文件boa，大小只有60KB

　　將可執(zhí)行文件Boa下載到嵌入式設(shè)備后，還需對(duì)其進(jìn)行一些配置。首先需要在/etc/boa目錄下建立一個(gè)boa配置文件boa.conf。表1為Boa配置文件部分配置說(shuō)明：

　　表1 Boa配置文件配置參數(shù)說(shuō)明

　　3.3 通用網(wǎng)關(guān)接口CGI

　　CGI是通用網(wǎng)關(guān)接口的簡(jiǎn)稱。該接口定義了WEB服務(wù)器和其他可執(zhí)行程序之間的通信接口標(biāo)準(zhǔn)。一般這些可執(zhí)行程序我們也簡(jiǎn)稱為CGI程序。在客戶端瀏覽器上面，可以請(qǐng)求執(zhí)行CGI程序，并會(huì)附帶傳送的參數(shù)。當(dāng)服務(wù)器收到此請(qǐng)求后，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的CGI程序，與此同時(shí)，會(huì)把來(lái)自客戶端的傳輸傳遞給CGI程序。在服務(wù)器和CGI程序之間，他們足利用標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞和信息返回的。

　　在本物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)計(jì)當(dāng)中，CGI程序不僅僅與WEB服務(wù)器通信，它還需要和守護(hù)程序進(jìn)行通信。由于守護(hù)程序是負(fù)責(zé)連接外圍設(shè)備，并與之通信的，所以可以通過(guò)CGI程序來(lái)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行通信。通過(guò)這樣的通信過(guò)程實(shí)現(xiàn)了客戶端與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備終端的交互。其通信過(guò)程如下：

　　（1）客戶端利用TCP/IP協(xié)議和WEB服務(wù)器建立連接;

　?。?）客戶端利用HTTP協(xié)議發(fā)出URL指向一個(gè)CGI程序的請(qǐng)求;

　　（3）服務(wù)器收到請(qǐng)求后，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的CGI程序;

　　（4）CGI應(yīng)用程序執(zhí)行，可以通過(guò)讀取標(biāo)準(zhǔn)輸入或環(huán)境變量（QUERY STRING）獲取來(lái)自客戶端的參數(shù);

　　（5）應(yīng)用程序利用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)輸出方式來(lái)輸出返回結(jié)果給WEB服務(wù)器。

　　（6）WEB服務(wù)器將結(jié)果傳送給客戶端，完成整個(gè)請(qǐng)求返回過(guò)程。

　　3.4 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的訪問(wèn)與控制

　　網(wǎng)站的訪問(wèn)和控制使用JavaScript語(yǔ)言，調(diào)用jQuery類庫(kù)和利用AJAX技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示頁(yè)面的效果。而頁(yè)面的參數(shù)傳遞和CGI反饋都是使用JSON數(shù)據(jù)格式。

　　JSON即JavaScript Object Notation，它是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式。本設(shè)計(jì)使用JSON數(shù)據(jù)格式中的”名稱/值”對(duì)的集合為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它作為頁(yè)面與CGI程序之間的參數(shù)傳遞和運(yùn)算結(jié)果返回的數(shù)據(jù)格式?；靖袷饺缦拢?/p>

　　{device：“value”，model：“value”，type：“value”，data：“Value”}

　　利用jQuery類庫(kù)，每隔1 s中通過(guò)請(qǐng)求。/cgi-bin/web_cgi。得到請(qǐng)求結(jié)果作為當(dāng)前狀態(tài)。

　　4 總結(jié)

　　本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于ARM-Linux平臺(tái)的通用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)可以為用戶提供通過(guò)WEB頁(yè)面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制功能，具有較好的實(shí)用意義。下一步將繼續(xù)完善系統(tǒng)的功能，如：增加對(duì)更多傳感器的支持，系統(tǒng)如何更方便地應(yīng)用于不同的領(lǐng)域等，系統(tǒng)的安全性也有待完善。