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1、课程名称： 嵌入式系统的软硬件设计 论文题目：基于嵌入式web服务的远程控制实验 姓 名： 一、设计背景介绍目前，Internet技术已在全球普及，嵌入式也开始采用这一技术，并成为热点。嵌入式的Internet技术具有广泛的应用前景，比如智能公路、信息家电、工业自动化、电子商务、设备管理等。在嵌入式Internet技术中，嵌入式web服务器的研究有这种用意义。它可以为我们管理、控制和监测各式各样的设备提供了已很好的途径。嵌入式Web服务器可以运行在硬件受限的嵌入式系统上，通过用户端的浏览器，可以使用图形界面来访问嵌入式系统，而这种方式是基于Internet的，这种设备可以在世界的任何一个地方，
2、只要它连入Internet就能控制它，非常的方便。 随着Internet技术和嵌入技术的高速发展，基于Internet的远程控制越来越普遍，工业现场运行维护模式正在发生深刻的网络变化：即将web服务器“嵌入”工业控制系统中接入Internet网中，在世界的任何一个地方可以通过网络Internet获得该工业控制的实时控制的信息。进而实现实时远程控制，调节，维护。显然这种基于web服务器的远程控制维护将大大减少成本。二、系统总体方案2.1硬件资源本次课程实验采用的硬件平台友善公司的MINI2440开发板，如图1所示。Mini2440 是一款真正低价实用的ARM9开发板，是目前国内性价比最高的一款学
3、习板； 它采用Samsung S3C2440为微处理器，并采用专业稳定的 CPU 内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性。开发板提供了3个串行口、一个USB Host、一个USB Slave B、4个USER LED、1个PWM控制蜂鸣器、一个可调电阻等。图1系统硬件框图2.2 软件设计首先分析系统的功能需求，我们设计题目是基于嵌入式web服务器的远程控制系统，那么此系统需要完成以下几个功能：1)WEB服务器的搭建经过查阅资料我们选择BOA服务器作为本系统的WEB服务器，BOA服务器是一个小巧高效的web服务器，是一个运行于unix或linux下的，支持CGI的、适合于嵌入式系统的单任
4、务的http服务器，源代码开放、性能高。具体的搭建流程参考网络资料。2)控制页面的编写控制页面主要是通过html语言编写，将页面文件放置在web服务的文件根目录下，等待浏览器访问web服务器时，服务器能够自动的返回我们所编写的页面，从而实现与远程的交互3)服务器端CGI程序的编写根据html和CGI调用的规范，我们将事先写好的程序编译成CGI文件放置到web服务器的相应文件夹中，当有相应的请求发生时，web服务器会自动条用相应的CGI程序。4)linux驱动的编写linux驱动主要涉及LED驱动、PWM驱动及DS18B20驱动。本系统大体的流程图如下：图2 系统流程图三、 个人工作1、主要内容
5、1）Html页面的搭建2）WEB服务器配置html网页3）LED控制页面CGI程序的编写2、Html页面的搭建网页设计一般分为三种大类：功能型网页设计（服务网站&B/S软件用户端）、形象型网页设计（品牌形象站）、信息型网页设计（门户站）。设计网页的目的不同，应选择不同的网页策划与设计方案。本次实验我们的网页设计属于功能网页设计，主要用于输入对开发板的控制信息和显示CGI程序计算的返回信息。设计网页的过程中，我们通过使用更合理的颜色、字体、图片、样式进行页面设计美化，在功能限定的情况下，尽可能给予用户更好的视觉体验。为用户快速使用开发板提供方便。1 index.html主页面主页面设计了系统介绍
6、、查看监控图片、蜂鸣器控制、LED控制、温度测量、查看历史温度几个按钮可以进入不同的页面。图3 index主页面2系统介绍页面此页面为软件使用说明书，介绍BOA WEB服务器、Motion摄像头动作捕捉、MINI2440上硬件的控制及传感器数据的获取三个部分。图4 系统介绍页面 3查看监控界面监控界面可以实时显示16张摄像头采集到的图片。图5 查看监控页面4 LED控制界面图6 WEB控制LED图7 LED灯状态信息4 温度测量界面温度测量界面可以实时显示测量到的温度值。图8 温度测量显示5 蜂鸣器控制页面当用户输入不同的占空比时，蜂鸣器以不同频率发出鸣响，页面返回蜂鸣器的工作状态。图9 WE
7、B控制蜂鸣器图10 蜂鸣器工作状态3 WEB服务器配置html网页服务器有两个层级的概念，它可以是机器，它上面存着一个站点的所有东西，也可以是软件，安装在一个也叫做服务器的机器上，帮助这个机器分发用户想要的东西。服务器最基本的功能就是响应客户端的资源请求。服务器首先会侦听口，来了http请求，就根据请求进行处理，请求一个图片那就根据路径找到资源发回，请求静态html页面就是这个道理，然后返回给客户端。下面为配置WEB服务器的要点。1 修改的DocumentRoot地址，即客户端要显示的HTML页面存放位置# DocumentRoot: The root directory of the HTM
8、L documents.# Comment out to disable server non user files.DocumentRoot /web2 修改输入网页输入主机IP时要显示的页面：这里设为index.html# DirectoryIndex: Name of the file to use as a pre-written HTML# directory index. Please MAKE AND USE THESE FILES. On the# fly creation of directory indexes can be _slow_.# Comment out to
9、always use DirectoryMakerDirectoryIndex index.html4 CGI服务器端程序设计CGI(公用网关接口)规定了服务器调用其他可执行程序(CGI程序)的接口协议标准。服务器通过调用CGI程序实现和浏览器的交互, 也就是CGI程序接受浏览器发送给服务器的信息，进行处理，将响应结果再回送给Web服务器及浏览器。CGI程序一般完成网页中表单数据的处理、数据库查询和实现与传统应用系统的集成等工作。CGI程序可以用任何程序设计语言编写,如Shell脚本语言、Perl、Fortran、Pascal、C语言等。但是用C语言编写的CGI程序具 有执行速度快、安全性高(
10、因为C语言程序是编译执行且不可被修改)等特点。CGI脚本由服务器调用, 基于浏览器的数据输入. 其工作原理如下：程序根据web服务器传来的参数来1至4号LED灯的亮和灭，程序设计了一个记录表保存上次的控制信息，断电之后LED灯的亮和灭根据之前的控制信息，设置大体的流程如下：图11 软件设计流程图LED控制页面CGI程序的编写介绍：octl（）函数来控制LED灯的亮和灭，led_num指明了需要控制的LED灯的序号，IOCTL_LED_ON表示控制灯亮，IOCTL_LED_OFF表示控制灯灭。switch(led_ctl)case 1:ioctl(fd, IOCTL_LED_ON, led_nu
11、m);break;case 0:ioctl(fd, IOCTL_LED_OFF, led_num);break;default: break;Open（）函数打开led_ctl.txt记录表，将其中的控制信息保存到变量fd_data中，来控制LED的亮和灭。int fd_data = open(./led_ctl.txt, O_RDWR | O_CREAT, 0777);图12 LED控制信息记录5 实验遇到的问题和解决方法1 本次实验在程序的web服务器程序调试，与控制程序合并中遇到了问题。编写静态网页没有成功发布，后来在网上搜集到资料后学会了在WEB服务器配置html网页。2 Web服务器
12、在编写和调试的过程中不一定要用到交叉编译，在开发板上运行时原先已经可以运行的程序就是没法通过编译。后来在网上寻找了一般原因，如函数没有声明，没有包含头文件，还有变量的声明没有放到函数的最前面。3用CGI（通用网关接口）实现Web服务器的动态交互是很好的选择，遇到的重要问题就是怎么使用CGI。参照欧文盛主编的ARM嵌入式Linux应用实例开发一书中的Web服务器实例，最后使用HTML中的FORM结构实现。6 实验收货及个人工作自我评估通过本次试验加强C语言的编程的能力，初步的了解HTTP的协议，进一步学习了html语言，并且学习了怎样在WEB服务器配置html网页。最大获是小组成员之间的团队合作，怎样共同解决问题以及其他人长处。这次实验我始终以认真的态度来对待它，努力完成了它。最后感谢老师给我提供这次自己动手实践的机会，使得以前学习的知识得到了很好的应用。更加激发了我的学习热情。
