基于arm嵌入式web服务器设计

《基于arm嵌入式web服务器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于arm嵌入式web服务器设计（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 题目：基于题目：基于 ARMARM 的嵌入式的嵌入式 WebWeb 服务器设计服务器设计与实现与实现 学学 号：号： 1308010139姓姓 名：名： 吴明川吴明川班班 级：级： 1308010139专专 业：业： 计算机科学与技术计算机科学与技术课程老师：课程老师： 孔军孔军二零一六年五月二零一六年五月摘摘 要要随着计算机、网络通信和 Internet 技术的飞速发展和不断进步，嵌入式 系统在家庭和工业应用越来越广泛。如何将嵌入式系统和工业控制系统接入 Internet，综合利用嵌入式系统资源，实现嵌入式系统的远程管理和控制，已 成为倍受关注的研究课题，而实现嵌入式系统的网络化则成为嵌入

2、式系统的发 展趋势。 网络通信时，应用程序使用 C/S（客户/服务器）模式进行信息交互。传统 的服务器程序一般运行在大型的拥有高级操作系统的服务器的计算机上，这样 服务器软件需要强大的硬件和系统软件支持。嵌入式网络服务器是利用嵌入式 系统实现服务器的软件和硬件功能，是嵌入式技术和网络技术相结合的产物。 与传统服务器相比，嵌入式 Web 服务器具有结构简单、体积小、可靠性强以及 方便灵活等特点。这些让它具有很大的发展潜力。另一方面，嵌入式 Web 服务 器与传统的 web 服务器相比，也受到一些限制。传统的 Web 服务器主要用于处 理较大的客户量的同时并发访问，硬件方面有强大的处理器和内存支持

3、，软件 方面有商业数据库支持，而嵌入式 Web 服务器的处理能力和存储容量都有限， 这就要求嵌入式 Web 服务器在设计过程中需要尽量合理利用资源。 将嵌入式技术与 Web 技术相结合，已成为目前嵌入式系统的一个重要发展 方向和必然趋势。利用源代码开放的 uClinux 为操作系统平台，实现了以 ARM 微处理器为核心的嵌入式 Web 服务器，在分析了嵌入式 Web 服务器的体系结 构后，给出了系统的硬件结构组成和软件设计。对 Web 服务器的测试结果表 明，该服务器运行稳定、控制方便，将在智能家居、远程数据采集、工业控制 等领域有着广泛的应用前景。关键词：关键词：网络通信；嵌入式系统；ARM

4、 处理器；uClinux；Boa 服务器；引言引言随着 Internet 技术的飞速发展，导致许多领域的传统控制方式发生变革。 这些领域的控制系统可以通过 Web 服务器接入 Internet，这样用户在世界任何 一个地方都可以通过 Internet 获取 Web 服务器提供的信息，进而实现系统的 远程控制和管理。但以具有高运算处理能力和海量存储容量的工作站或 PC 机为 硬件平台，以非实时操作系统为软件平台，运行着大型复杂程序的传统 Web 服务器，并非在任何环境下都适用，尤其是对实时性要求比较高的领域，如工 业控制、远程数据采集等。基于嵌入式系统的 Web 服务器的出现，为以上问题 的解决

5、开辟了一条新途径。1 发展背景发展背景随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部 分。广义讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。所 谓嵌入式设备，是指具有计算机功能，但又不称为计算机的设备或器材，几乎 包括了我们周期的所有电路设备：PDA、手机机顶盒、汽车、微波炉、电梯、 安全系统、自动售货机、医疗仪器、自动取款机等。嵌入式系统可以通过各种 无线形式（如 WAP、BlueTooth 等）和有线形式（TCP/IP、PPP 等）的网络连接 方式实现它们之间的相互连接，因此，在网络通信市场上极具生命力。现在人 们对 Internet 应用的依赖程序日渐增加，

6、也促进了嵌入式技术的增长。信息家 电的发展也为嵌入式 Internet 技术提供空间，如面向 Internet 的信息冰箱。这 种信息家电的特点就是价格低廉、软件功能强大、全面支持 Internet 访问、软 件可通过网络升级、有效保护用户投资。嵌入式 Internet 技术主要包括传感器技术、通信技术、计算机技术和集成 电路技术等。以前的设备控制系统一般是通过专用通信线中进行的，其通信介 质、通信协议、相关软件和硬件都是专用的，而 Internet 技术的发展使嵌入式 设备的远程控制和管理方式有了改变。不需要专用的通信线路，并且传输的信 息不局局于数据信号，还有声音和图像。最重要的是其通信协

7、议是标准且公开 的。随着 Web 技术的发展，几乎改变了现在的信息表达形式，很多应用都是基 于 Web 技术的。由于 HTML 语言的标准统一性，只要在嵌入式设备中有一个微 型服务器， 就可以使用任意一种 Web 浏览器接收和发送信息。所以如何设计这种特别 Web 服务器，如何在嵌入式设备中安装 Web 服务器，就成了嵌入式 Web 服务器的 发展和研究方向。对于嵌入式 Web 服务器的研究和应用，其意义是重大的。它为我们管理、 控制和监测各种各样设备提供了一个很好的途径。这种设备可以是具有有限内 存资源的 8 位或 16 位系统，已足够提供一个用户界面，而且这种方式是基于 Internet

8、的。这种设备可以在世界任何一个地方，只要它连入 Internet 就能够控 制它。1.1 课题的研究意义课题的研究意义Internet 的迅猛发展，传统的 Client/server 体系结构(客户机/服务器)，渐渐的在某些方面显示出它的局限性，Browser/server 结构(浏览器/服务器)的出现恰 恰弥补了这种缺陷。B/S 方式已成为一种时尚，大部分网络应用系统都是以这 种 B/S 方式与网络用户交换信息。B/S 的基础是客户端要有一个浏览器程序， 服务器端要有一个与之对应的 Web 服务器。显然，Web 服务器在 B/S 方式下起 着决定性的作用，因此，一般互联网站都采用功能强大的通

9、用 Web 服务器。 随着网络各个核心部分业务量的提高，其访问量和数据流量快速增长，处理能力和计算强度也相应增大，使得单一设备根本无法承担，而且许多企业级 应用系统的应用请求具有突发性和紧急性的特点，当应用访问急剧上升时，容 易造成网络瓶颈。解决这一问题的办法是采用多台嵌入式 Web 服务器为一个应 用服务，集群负载均衡机制就是为解决多个网络设备之间实现合理的业务量分 配而提出的。1.2 论文研究内容论文研究内容嵌入式 Web 服务器是指将 Web 服务器引入到现场测试和控制设备中，在 相应的硬件平台和软件系统的支持下，使传统的测试和控制设备转变为具备了 以 TCP/IP 为底层通信协议，We

10、b 技术为核心的基于互联网的网络测试和控制 设备。EWS 系统与传统的 Web 应用相比，简化了系统结构，将信息采集和信 息发布都集成到现场的测控设备中。而有了标准的接口形式和通信协议，内嵌 于设备的从 Web 服务器同样可以向任何接入它所在网络的合法用户提供统一的 基于浏览器方式的操作和控制界面，浏览器成了设备的前端控制板。由于 Web 技术的开放性和独立平台特性，大大降低了软件系统和通信系统的设计、维护 工作量，节省了人员培训费用等，提高了现场测试和控制设备的管理水平。本文设计的基于 ARM 的嵌入式 Web 服务器，响应速度快，实时性强，用 户通过浏览器中的表单向服务器发送控制信息，操作

11、方便、快捷，经过适当修 改，能够很好地适应智能家居等远程监控的需要。2 嵌入式嵌入式 Web 服务器的软件构成服务器的软件构成嵌入式 Web 服务器主要解决的问题是通过 Internet 来进行远程访问和控 制现场的设备，所以必须在嵌入式设备中配置 TCP/IP 协议和 Web 服务器 ， 以解决网络互联问题。但是嵌入式服务器系统只需要使用其中的某些基本 的功 能，也要减去一些使用不到有功能 ，以节省有限的嵌入式资源。TCP/IP 此外还要用到的软件资源有嵌入式实时操作系统 、HTTP 协议 ,同时带有 SMTP 和 SNMP 协议 ，使其具有网络管理的简单功能 ，通过网络可以对接 入到 In

12、ternet 上的设备进行管理和控制。 2.1 CGI 技术技术2.1.1 CGI 概述概述由于传统的 Web 服务器无法实现 Web 数据库访问功能，CGI 技术充当了 访问数据库的重要媒介。CGI 是使用应用相关软件增强 Web 服务器的一种标 准方法， 可以用任何语言书写。CGI 根据需求更新网页， 是一种公共网关接 口。它通过客户提供给 Web 服务器的各种信息， 由 Web 服务器启动指定 CGI 模块函数， 完成客户端与服务器端动态的交互， 从而实现静态 HTML 网页无法实现的功能( 如表单查询、数据库查询等)。通常 CGI 应用程序处于 休眠状态， 通过使用一定的网络事件触发回

13、调函数来实现， 并显示动态页面。 例如，Web 服务器收到一个 URL 里面包含的网页请求时， 将执行结果返回 给 HTML 网页，CGI 可实现处理表格、数据库查询和电子邮件等操作。2.1.2CGI 工作原理工作原理系统嵌入式 Web 服务器通过 CGI 程序来获取用户的请求、查询条件，使 用 HTML 方式描述结果并直接回送到客户端的浏览器上，此过程中浏览器将用 户输入的数据发送到 Web 服务器，Web 服务器将数据使用 STDIN（标准输入） 送到 CGI 程序。在执行 CGI 程序后，会访问数据库的记录，最后使用 STDOUT 输出 HTML 形式的结果文件，经 Web 服务器送回浏

14、览器显示给用户。 使用 CGI 实现客户与服务器的交互分一下九个标准步骤： Web 客户（浏览器）通过 URL 与 Web 服务器相连； 服务发送 HTML(和别的组成请求页面的文件)给用户，一旦页面内容传完， 这个连接自动断开； 在客户方，HTML 脚本提示用户做动作或输入，当用户响应后客户请求 Web 服务器建立一个新的连接； 一旦建立连接，客户把用户输入的数据传送给 Web 服务器； Web 服务器把这些信息和别的进程变量传给由 HTML 以 URL 形式提交的 CGI 程序； CGI 程序根据输入作出相应的操作，产生对客户的响应（一般以一个 HTML 文档的形式） ，并将其传送给 We

15、b 服务器； Web 服务器把应答数据传送给客户，并关闭连接；Web浏览器CGI脚本Web服务器POST用STDIN输入数据GET用QUERY-STRING输入数据用STDOUT输出数据运行结果启动CGI图 2.4 CGI 工作原理其中 CGI 与表单之间的信息交互方法有两种模式：“GET”和“POST” 。 选择哪一种模式取决于表单（FORM）的“METHOD”字段的设置，如果 METHOD 设定为 GET，CGI 程序从环境变量 QUER_STRING 中获取数据。为 了解释数据和执行需要的动作，CGI 程序必须要分析（处理）此字符串；如果 METHOD 设定为 POST，数据会以 STD

16、IN，必须使用 CONTENT_LENGTH 值。 在本设计中 CGI 程序采用的是 POST 方法。如果想从服务器获得数据并且不改 变服务器上的数据时，应该选用 GET 方法；也有例外，当传输的数据很长时， 选用 POST 方法较好；使用 GET 方式编写 CGI 程序会更加简单，但是 POST 方 式则更加先进；当发送的数据将改变 Web 服务器端的数据时，或者想给 CGI 程序传输大量数据（一般地，超过 1024 字节，这是 URL 的极限长度）时，应 该选用 POST 方法。3 嵌入式嵌入式 Web 服务器简述服务器简述嵌入式 Web 服务器(Embedded Web Server)是指将 Web 服务器嵌入到控 制设备和现场测试中，借助于相关的软硬件平台系统，将传统嵌入式设备转变 成了以 TCP/IP 为底层通信协议和 Web 技术为核心的网络测试及远程控制设备。 嵌入式 Web 服务器基于 HTTP 协议运作，具有标准的接口形式和通信协议， 所以它可以向接入其所在网络的用户提供统一的基于浏览