于瀟+巨同升+崔孝鳳+宋吉和

摘要：設(shè)計(jì)了基于ARM-Linux的大型試驗(yàn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)信息的采集與監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，通過開發(fā)Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、移植BOA服務(wù)器、編寫CGI程序等，將遠(yuǎn)程嵌入式終端采集到的試驗(yàn)設(shè)備信息保存在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶可以簡(jiǎn)單地通過瀏覽器訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。結(jié)果表明，該遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，具有很好的實(shí)時(shí)性，能夠滿足對(duì)大型試驗(yàn)設(shè)備（特別是位置偏僻或所處環(huán)境惡劣的設(shè)備）的監(jiān)測(cè)要求。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；ARM；Linux；設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；BOA服務(wù)器；CGI

中圖分類號(hào)：TP273+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）15-3639-04

Designing Large-scale Test Equipment Monitoring System based on ARM-Linux

YU Xiao1，2，JU TONG-sheng1，CUI Xiao-feng1，SONG Ji-he1

（1. School of Computer Science and Technology， Shandong University of Technology， Zibo 255049，Shandong China；2.School of Computer Science， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081，China.）

Abstract： An embedded remote information collection and monitoring system based on ARM-Linux was developed. It which could collect the informations and monitor the conditions from the large-scale test equipments. By developing device drivers， transplanting BOA server and programming CGI， the system took the B/S mode. Informations of equipments collected by remote embedded terminal were stored in a remote database. The users could simply access the informations in database via browser. Results showed that the system was stable and reliable and could meet testing demands of large-scale test equipments （especially in remote locations or in bad environments）.

Key words： remote monitoring； ARM；Linux； device drivers； BOA； CGI

收稿日期：2014-01-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61370224）；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）項(xiàng)目（2013AA01A212）

作者簡(jiǎn)介：于 瀟（1982-），男，山東淄博人，講師，在讀博士研究生，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)，（電話）13969377480（電子信箱）

yuxiao8907118@163.com。

高校的分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)室擁有眾多先進(jìn)、精密的大型儀器設(shè)備，是高校實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分。有別于基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)室主要面向科研，為科學(xué)研究提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。長(zhǎng)期以來，實(shí)驗(yàn)室的大型儀器大部分使用率都比較低，為提高投資效益，最大限度地利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源，更好地為科研教學(xué)服務(wù)，實(shí)驗(yàn)室加大了開放的力度。試驗(yàn)設(shè)備利用率提高以后，管理人員的工作大大增加。為此，迫切需要獲得每臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備的詳細(xì)使用數(shù)據(jù)，以用于設(shè)備的日常保養(yǎng)和檢修。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，基于TCP/IP協(xié)議和B/S（Browser/Server）架構(gòu)的分布式監(jiān)控技術(shù)已日趨成熟。借助以太網(wǎng)和Internet技術(shù)，把嵌入式監(jiān)控設(shè)備[1，2]連接到Internet上，用戶只需要使用普通的Web瀏覽器就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，操作界面簡(jiǎn)潔，數(shù)據(jù)傳輸量也可以降到最低。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控后，技術(shù)人員無須親臨現(xiàn)場(chǎng)，就可以監(jiān)視并控制生產(chǎn)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。特別是當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)地理位置比較偏僻或環(huán)境比較惡劣時(shí)，這一點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)尤為突出。本研究設(shè)計(jì)了基于ARM-Linux的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)大型試驗(yàn)設(shè)備信息的采集與監(jiān)測(cè)。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，分為前方監(jiān)測(cè)終端和后方監(jiān)視終端兩部分。系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)集中在前方監(jiān)測(cè)終端，后方監(jiān)視終端只需一臺(tái)安裝Web瀏覽器的PC即可。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

前方監(jiān)測(cè)終端由數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成。每個(gè)需要監(jiān)測(cè)的大型試驗(yàn)設(shè)備需安裝一個(gè)監(jiān)測(cè)終端，每個(gè)終端分配一個(gè)獨(dú)立的IP地址，所有的監(jiān)測(cè)終端連接到路由器上。數(shù)據(jù)采集模塊由傳感器和嵌入式終端設(shè)備組成，主要負(fù)責(zé)采集試驗(yàn)設(shè)備工作時(shí)的光電信息，并轉(zhuǎn)換為有效的模擬信號(hào)輸入。數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊共用一個(gè)嵌入式終端設(shè)備，另外搭載了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及應(yīng)用程序。嵌入式終端設(shè)備本身是一個(gè)完整的嵌入式設(shè)備，包括CPU、存儲(chǔ)器、GPIO（General Purpose Input /Output Ports）、網(wǎng)絡(luò)接口等[1]。試驗(yàn)設(shè)備工作的信息和應(yīng)用程序都放在數(shù)據(jù)處理模塊上。后方監(jiān)視終端（一般為PC或智能設(shè)備）需要安裝Web瀏覽器，輸入前方監(jiān)測(cè)終端相應(yīng)的IP地址便可直接訪問它。在客戶端，由HTML負(fù)責(zé)表示邏輯，根據(jù)特定終端的URL（統(tǒng)一資源定位符）提出的服務(wù)請(qǐng)求，前方監(jiān)測(cè)終端上安裝的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器會(huì)把數(shù)據(jù)文件返回給客戶端。endprint

2 前方監(jiān)測(cè)終端的硬件設(shè)計(jì)

前方監(jiān)測(cè)終端由數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成。由于試驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴，為避免破壞設(shè)備，數(shù)據(jù)采集模塊使用電流互感器和光敏電阻兩種傳感器。傳感器可根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的特征及檢測(cè)終端的安裝方便程度進(jìn)行選擇。數(shù)據(jù)處理模塊采用Samsung公司基于ARM9核心的S3C2440處理器。前方監(jiān)測(cè)終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

其中，SDRAM主要功能是存放運(yùn)行代碼、系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)、堆棧等；FLASH主要功能是存儲(chǔ)嵌入式Linux鏡像、根文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序等；GPIO主要功能是提供電流互感器和光敏電阻的模擬輸入接口；RS232是系統(tǒng)的調(diào)試接口；USB接口用于外部擴(kuò)展，例如連接外部存儲(chǔ)器；以太網(wǎng)控制器中的接口芯片采用DM9000，它可自適應(yīng)10 M/100 M網(wǎng)絡(luò)。

3 前方監(jiān)測(cè)終端的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B/S模式設(shè)計(jì)，主要軟件設(shè)計(jì)集中在前方監(jiān)測(cè)終端，前方監(jiān)測(cè)終端的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

當(dāng)前方監(jiān)測(cè)終端加電運(yùn)行時(shí)，首先啟動(dòng)系統(tǒng)引導(dǎo)程序Bootloader，在Bootloader的引導(dǎo)下啟動(dòng)嵌入式Linux，Linux的內(nèi)核版本為2.6.29[3]。然后Linux內(nèi)核啟動(dòng)，依次加載各設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，最后運(yùn)行監(jiān)測(cè)應(yīng)用程序[4]。其中Web服務(wù)器使用BOA服務(wù)器，其優(yōu)點(diǎn)是不僅能夠支持靜態(tài)Web頁(yè)面，還可以配合CGI支持動(dòng)態(tài)頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)與用戶的動(dòng)態(tài)交互。圖形界面采用QT，它具有優(yōu)良的跨平臺(tái)特性，同時(shí)還提供了豐富的API函數(shù)，使用非常方便。

3.1 A/D驅(qū)動(dòng)開發(fā)

嵌入式Linux設(shè)備文件主要分為字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和混合設(shè)備四種類型。其中，混合設(shè)備是在嵌入式系統(tǒng)中用得比較多的一種設(shè)備，特指不能嚴(yán)格劃分的設(shè)備類型。系統(tǒng)中，A/D設(shè)備的主要用途是將電流互感器和光敏電阻采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸入嵌入式設(shè)備的GPIO接口，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)，將A/D設(shè)備作為一種混合設(shè)備來處理。

A/D設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要功能是提供設(shè)備的注冊(cè)與注銷，設(shè)備的打開與關(guān)閉，設(shè)備的讀、寫操作以及設(shè)備的控制操作，設(shè)備的中斷服務(wù)響應(yīng)等[5]。Linux內(nèi)核通過file_operation數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供文件系統(tǒng)的入口點(diǎn)函數(shù)，該函數(shù)是定義在中的函數(shù)指針表，結(jié)構(gòu)中的每個(gè)成員的名字對(duì)應(yīng)著一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。file_operation數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義及主要功能描述如下：

struct file_operations {

struct module* owner；

int（*open） （struct inode*，struct file*）；

//打開I/O設(shè)備并初始化

int （*release）（struct inode*，struct file*）；

//關(guān)閉I/O設(shè)備

ssize_t（*read）（struct file*，char_user*，size_t， loff_t *）；

//讀I/O設(shè)備

ssize_t（*write）（struct file*，const char__user *， size_t，loff_t*）；

//寫I/O設(shè)備

int（*ioctl）（struct inode*，struct file*，unsigned int， unsigned long）；

//控制I/O設(shè)備

……

}；

A/D設(shè)備驅(qū)動(dòng)在初始化時(shí)通過misc_register（）函數(shù)注冊(cè)混合設(shè)備；在釋放模塊時(shí)通過misc_deregister（）注銷設(shè)備驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)調(diào)用部分實(shí)際上是對(duì)設(shè)備的操作，如open、read、write、ioctl等操作。

系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方法。在編譯2.6版本的驅(qū)動(dòng)程序時(shí)需要把驅(qū)動(dòng)程序的源代碼加入內(nèi)核代碼樹，并做相應(yīng)的配置，然后在Linux源代碼根目錄位置執(zhí)行make modules，就可以生成所需要的內(nèi)核模塊文件，通過nfs將編譯出的內(nèi)核模塊文件下載至下位機(jī)，然后使用#insmod命令裝載驅(qū)動(dòng)程序。

3.2 BOA服務(wù)器的設(shè)計(jì)

由于嵌入式設(shè)備資源都非常有限，一般不會(huì)使用Linux下最普遍的服務(wù)器，如Apache等，而需要使用一些專門為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的Web服務(wù)器，比較典型的嵌入式Web服務(wù)器有HTTPD、BOA和THTTPD等。由于BOA支持認(rèn)證、CGI等功能，同時(shí)占用系統(tǒng)資源較少，它最終被選擇作為系統(tǒng)的Web服務(wù)器。

BOA服務(wù)器的基礎(chǔ)是TCP/IP協(xié)議棧，需要實(shí)現(xiàn)HTTP、TCP和UDP等協(xié)議。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置了獨(dú)立的IP地址，通過網(wǎng)絡(luò)就可以將設(shè)備接入Internet。嵌入式BOA服務(wù)器的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

在使用BOA服務(wù)器之前，首先需要對(duì)BOA服務(wù)器的源代碼進(jìn)行交叉編譯和配置。編譯可在Linux下用make命令完成，配置文件位于根目錄下，名稱為“BOA.conf”，“BOA.conf”配置如下：

Port 80 //監(jiān)聽端口號(hào)，默認(rèn)為80

User 0

Group 0

ServerName yx //服務(wù)器名稱

DocumentRoot /sdcard/www/pages/

//網(wǎng)頁(yè)文件所在目錄

UserDir public_html

DirectoryIndex index.html

//BOA服務(wù)器的默//認(rèn)首頁(yè)

KeepAliveMax 100//一個(gè)連接所允許的HTTP持續(xù)作用請(qǐng)求最大數(shù)目

KeepAliveTimeout 10//HTTP持續(xù)作用中服務(wù)器在兩次請(qǐng)求之間等待的時(shí)間

MimeTypes/sdcard/www/web-conf/mime.types

//mimetype配置文件路徑

ScriptAlias

/cgi-bin//sdcard/www/cgi-bin/

//CGI程序路徑

3.3 CGI程序的設(shè)計(jì)

CGI（Common Gateway Interface）指公共網(wǎng)關(guān)接口，是Web服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序之間信息傳遞的一個(gè)公共標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口[6]。CGI工作原理如圖5所示。

當(dāng)用戶使用客戶端與服務(wù)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互時(shí)，Web瀏覽器先將用戶數(shù)據(jù)傳送給BOA服務(wù)器，BOA服務(wù)器把接收到的有關(guān)信息存入環(huán)境變量，然后啟動(dòng)指定的CGI進(jìn)程；CGI進(jìn)程從環(huán)境變量中獲得相關(guān)信息后按指令執(zhí)行，操作完成后通過BOA服務(wù)器以HTML格式將結(jié)果返回給Web瀏覽器。因?yàn)橛脩裟芡ㄟ^瀏覽器傳遞不同的參數(shù)給CGI程序，所以CGI使得瀏覽器和服務(wù)器之間具有了可交互性。

3.4 主監(jiān)測(cè)程序的設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)備往往價(jià)格高昂，為保證測(cè)量精度并不破壞試驗(yàn)設(shè)備，傳感器板支持兩種類型的傳感器：電流互感器和光敏電阻。GPIO上提供4個(gè)模擬量輸入通道，監(jiān)測(cè)程序?qū)㈨樞驋呙韪鱾€(gè)通道，檢查是否存在有效的信號(hào)輸入。主監(jiān)測(cè)程序執(zhí)行流程如圖6所示。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要為每個(gè)監(jiān)測(cè)終端（監(jiān)測(cè)服務(wù)器）分配獨(dú)立的IP地址。當(dāng)在遠(yuǎn)程客戶端瀏覽器中輸入監(jiān)測(cè)終端的IP時(shí)，BOA將返回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的首頁(yè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要提供儀器狀態(tài)采集等功能。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若儀器啟動(dòng)，經(jīng)監(jiān)測(cè)程序確認(rèn)后，檢測(cè)系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)設(shè)備的狀態(tài)信息，并定期在檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中做記錄。記錄括開關(guān)機(jī)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)等。

4 小結(jié)

基于S3C2440平臺(tái)和Linux操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式遠(yuǎn)程信息采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)一組大型試驗(yàn)儀器使用信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能采集并記錄試驗(yàn)儀器的使用信息，為儀器的維護(hù)提供第一手資料，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的信息化。該遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)具有一定的通用性，根據(jù)需求在功能上作進(jìn)一步完善后可應(yīng)用于一系列領(lǐng)域，如機(jī)房監(jiān)控、智能小區(qū)監(jiān)控等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

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[4] 劉 淼.嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[5] 劉 嵐，尹 勇，李京蔚.基于ARM的嵌入式開發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[6] 楊大千，梅大成，張 巖.基于ARM9和Linux的嵌入式動(dòng)態(tài)Web技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2006（8）：45-46.endprint

KeepAliveTimeout 10//HTTP持續(xù)作用中服務(wù)器在兩次請(qǐng)求之間等待的時(shí)間

MimeTypes/sdcard/www/web-conf/mime.types

//mimetype配置文件路徑

ScriptAlias

/cgi-bin//sdcard/www/cgi-bin/

//CGI程序路徑

3.3 CGI程序的設(shè)計(jì)

CGI（Common Gateway Interface）指公共網(wǎng)關(guān)接口，是Web服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序之間信息傳遞的一個(gè)公共標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口[6]。CGI工作原理如圖5所示。

當(dāng)用戶使用客戶端與服務(wù)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互時(shí)，Web瀏覽器先將用戶數(shù)據(jù)傳送給BOA服務(wù)器，BOA服務(wù)器把接收到的有關(guān)信息存入環(huán)境變量，然后啟動(dòng)指定的CGI進(jìn)程；CGI進(jìn)程從環(huán)境變量中獲得相關(guān)信息后按指令執(zhí)行，操作完成后通過BOA服務(wù)器以HTML格式將結(jié)果返回給Web瀏覽器。因?yàn)橛脩裟芡ㄟ^瀏覽器傳遞不同的參數(shù)給CGI程序，所以CGI使得瀏覽器和服務(wù)器之間具有了可交互性。

3.4 主監(jiān)測(cè)程序的設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)備往往價(jià)格高昂，為保證測(cè)量精度并不破壞試驗(yàn)設(shè)備，傳感器板支持兩種類型的傳感器：電流互感器和光敏電阻。GPIO上提供4個(gè)模擬量輸入通道，監(jiān)測(cè)程序?qū)㈨樞驋呙韪鱾€(gè)通道，檢查是否存在有效的信號(hào)輸入。主監(jiān)測(cè)程序執(zhí)行流程如圖6所示。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要為每個(gè)監(jiān)測(cè)終端（監(jiān)測(cè)服務(wù)器）分配獨(dú)立的IP地址。當(dāng)在遠(yuǎn)程客戶端瀏覽器中輸入監(jiān)測(cè)終端的IP時(shí)，BOA將返回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的首頁(yè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要提供儀器狀態(tài)采集等功能。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若儀器啟動(dòng)，經(jīng)監(jiān)測(cè)程序確認(rèn)后，檢測(cè)系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)設(shè)備的狀態(tài)信息，并定期在檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中做記錄。記錄括開關(guān)機(jī)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)等。

4 小結(jié)

基于S3C2440平臺(tái)和Linux操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式遠(yuǎn)程信息采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)一組大型試驗(yàn)儀器使用信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能采集并記錄試驗(yàn)儀器的使用信息，為儀器的維護(hù)提供第一手資料，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的信息化。該遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)具有一定的通用性，根據(jù)需求在功能上作進(jìn)一步完善后可應(yīng)用于一系列領(lǐng)域，如機(jī)房監(jiān)控、智能小區(qū)監(jiān)控等。

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KeepAliveTimeout 10//HTTP持續(xù)作用中服務(wù)器在兩次請(qǐng)求之間等待的時(shí)間

MimeTypes/sdcard/www/web-conf/mime.types

//mimetype配置文件路徑

ScriptAlias

/cgi-bin//sdcard/www/cgi-bin/

//CGI程序路徑

3.3 CGI程序的設(shè)計(jì)

CGI（Common Gateway Interface）指公共網(wǎng)關(guān)接口，是Web服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序之間信息傳遞的一個(gè)公共標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口[6]。CGI工作原理如圖5所示。

當(dāng)用戶使用客戶端與服務(wù)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互時(shí)，Web瀏覽器先將用戶數(shù)據(jù)傳送給BOA服務(wù)器，BOA服務(wù)器把接收到的有關(guān)信息存入環(huán)境變量，然后啟動(dòng)指定的CGI進(jìn)程；CGI進(jìn)程從環(huán)境變量中獲得相關(guān)信息后按指令執(zhí)行，操作完成后通過BOA服務(wù)器以HTML格式將結(jié)果返回給Web瀏覽器。因?yàn)橛脩裟芡ㄟ^瀏覽器傳遞不同的參數(shù)給CGI程序，所以CGI使得瀏覽器和服務(wù)器之間具有了可交互性。

3.4 主監(jiān)測(cè)程序的設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)備往往價(jià)格高昂，為保證測(cè)量精度并不破壞試驗(yàn)設(shè)備，傳感器板支持兩種類型的傳感器：電流互感器和光敏電阻。GPIO上提供4個(gè)模擬量輸入通道，監(jiān)測(cè)程序?qū)㈨樞驋呙韪鱾€(gè)通道，檢查是否存在有效的信號(hào)輸入。主監(jiān)測(cè)程序執(zhí)行流程如圖6所示。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要為每個(gè)監(jiān)測(cè)終端（監(jiān)測(cè)服務(wù)器）分配獨(dú)立的IP地址。當(dāng)在遠(yuǎn)程客戶端瀏覽器中輸入監(jiān)測(cè)終端的IP時(shí)，BOA將返回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的首頁(yè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要提供儀器狀態(tài)采集等功能。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若儀器啟動(dòng)，經(jīng)監(jiān)測(cè)程序確認(rèn)后，檢測(cè)系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)設(shè)備的狀態(tài)信息，并定期在檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中做記錄。記錄括開關(guān)機(jī)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)等。

4 小結(jié)

基于S3C2440平臺(tái)和Linux操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式遠(yuǎn)程信息采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)一組大型試驗(yàn)儀器使用信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能采集并記錄試驗(yàn)儀器的使用信息，為儀器的維護(hù)提供第一手資料，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的信息化。該遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)具有一定的通用性，根據(jù)需求在功能上作進(jìn)一步完善后可應(yīng)用于一系列領(lǐng)域，如機(jī)房監(jiān)控、智能小區(qū)監(jiān)控等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

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