長江泰州通信管理處 金 勇

基于ARM9的Web服務(wù)器Boa的軟、硬件設(shè)計(jì)

長江泰州通信管理處 金 勇

文章介紹了基于ARM9的嵌入式Web服務(wù)器Boa的軟、硬件設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)，硬件部分的核心是三星的S3C2410X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。Boa是一款單任務(wù)的HTTP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(dú)創(chuàng)建進(jìn)程，也不通過復(fù)制自身進(jìn)程來處理多鏈接。而是通過建立HTTP請求列表來處理多路HTTP連接請求。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。同時它還具有自動生成目錄、自動解壓文件等功能。因此，Boa在嵌入式系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價值。

ARM；Linux；嵌入式Web服務(wù)器；CGI

1.ARM簡介

廣義地講，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。它是嵌入到對象體系中的專用計(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)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前非常流行的ARM內(nèi)核有ARM7TDM1、StrongARM、ARM720T、ARM9TDM1、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)用于無線設(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三種類型，廣泛應(yīng)用于PDA、移動通信、路由器、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

圖1 JXARM9-2410 Linux開發(fā)流程

圖2 Boa測試開發(fā)環(huán)境

圖3 index.html網(wǎng)頁

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。在相應(yīng)得軟硬件平臺支持下，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)的合法用戶提供統(tǒng)一的基于瀏覽器方式的操作和控制界面，此時瀏覽器成了設(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 開發(fā)流程

圖1為本課題所采用的實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及開發(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Linux進(jìn)行配置（make menuconfig），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JXARM9-2410的串口0與PC的COM1連接，JXARM9-2410的網(wǎng)卡和PC的網(wǎng)卡使用直連網(wǎng)線進(jìn)行連接，或者將JXARM9-2410和PC機(jī)使用普通網(wǎng)線接入同一局域網(wǎng)。ARM實(shí)驗(yàn)箱的IP為192.168.1.45，虛擬機(jī)下的Linux的IP設(shè)為192.168.1.180，并將安全級別設(shè)置成無防火墻，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題：

1）加載內(nèi)核時總體是“TT”，這是由于tftp服務(wù)器沒有連接成功，在uboot中輸入ping 192.168.1.180命令，如果提示為not alive請檢查網(wǎng)絡(luò)有沒有正確連接：使用網(wǎng)線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”，請檢查Windows防火墻設(shè)置，關(guān)閉防火墻，如果仍然不行，請關(guān)閉系統(tǒng)中啟動的其它程序，如殺毒軟件等。

2）提示“packet too big”，這個問題是由于uboot接收到非法的包產(chǎn)生的，少量這種提示不會影響內(nèi)核的加載，如果導(dǎo)致內(nèi)核加載失敗，請按照如下方式檢查：①使用直接網(wǎng)線連接計(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

當(dāng)我們的目光就投向這張看上去令人難以置信的照片。我們看到的是什么？一個男人，一具人形，還是只是一幅喬裝打扮？是一個恍如隔世的噩夢，還是一幅后現(xiàn)代主義的當(dāng)代影像？照片的不確定性是多層面的，帶來的是伴隨著新奇和些許恐懼的疏離效果。

Boa web服務(wù)器的源代碼可以從http://www.boa.org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CC=arm-linux-gcc，再找到CPP=gcc-E，將其改成CPP=arm-linuxgcc-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啟動時將加載一個配置文件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Boa時使用參數(shù)“-c”指定boa.conf的加載目錄。

3.4 系統(tǒng)功能的測試

在移植完Boa服務(wù)器后就是測試它能否正常工作，靜態(tài)HTML頁面能否正常訪問，還將測試動態(tài)Web頁面能否正常訪問。本課題中將采用NFS方式來進(jìn)行測試工作。

測試Web服務(wù)器。Boa測試開發(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)先燒寫好了配置好的boa.conf文件，位于/mnt/jffs2/etc/目錄。

啟動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Boa服務(wù)器。

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

啟動后測試Boa服務(wù)器，在網(wǎng)頁瀏覽器中訪問如下網(wǎng)址：http://192.168.1.45/

如果網(wǎng)絡(luò)連接正常，且Boa啟動正常的話，將可以看到/mnt/jffs2/web/index.html網(wǎng)頁，如圖3所示，表示靜態(tài)HTML頁面測試通過?？梢孕薷脑摼W(wǎng)頁，并替換成所需要的網(wǎng)頁，然后刷新瀏覽器顯示。

3.5 動態(tài)Web頁面測試

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/mnt/jffs2/web/cgibin/，然后啟動boa服務(wù)器。CGI程序就能被正確地執(zhí)行。

使用網(wǎng)頁瀏覽器訪問如下網(wǎng)址：http://192.168.1.45/cgi-bin/cgi_test。

如果正確，將顯示輸出一個表單。點(diǎn)擊“submit”按鈕將提交表單并由cgi_test程序處理，將在頁面上返回處理的信息。

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金勇（1979—），男，江蘇泰州人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于長江泰州通信管理處，研究方向：通信工程。