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1、摘要：在详细介绍一种嵌入式Web 服务器 BOA的实现与配置方法的基础上，以一个 Web在线远程监控GPIO（通用输入/输出）的程序为实例，介绍嵌入式Linux 系统下 CPU程序设计技术。关键词：嵌入式系统Linux BOA CGI GPIO 1 概述随着互联网应用的普及，越来越多的信息化产品需要接入互联网通过Web 页面进行远程访问。嵌入式Web 系统提供了一种经济、实用的互联网嵌入式接入方案。这里结合一种嵌入式 Web Server BOA来介绍嵌入式Linux 系统下的 CGI程序设计技术。2 Web Server BOA的实现与配置2.1 uClinux 下，主要有三个Web Ser
2、ver:HTTPD、THTTPD和 BOA。HTTPD是最简单的一个Web Server,它的功能最弱，不支持认证，不支持CGI。THTTPD和 BOA 都支持认证、CGI等，功能都比较全。BOA是一个单任务的小型HTTP服务器，源代码开放、性能优秀，特别适合应用在嵌入式系统中。目前的uClinux 的代码中已经包含BOA 的源代码。在uClinux 下实现BOA，只需要对BOA 做一些配置和修改。以下是配置的过程。（1）编译 BOA到内核首先，需要把BOA 编译到内核，即执行make menuconfig，在应用程序选单中network application 项下面选择boa。该操作需要重
3、新编译内核。（2）编制配置文件boa.conf 在 Linux 操作系统下，应用程序的配置都是以配置文件的形式提供的，一般都是放在目标板/etc/目录下或者/etc/config目录下。但boa 的配置文件boa.cont一般都旋转在目标板/home/httpd/目录下。例如，一个典型的boa.conf 文件格式如下：ServerName Samsung-ARM DocumentRoot/home/httpd ScriptAlias/cgi-bin/home/httpd/cgi-bin/ScriptAlias/index.html/home/httpd/index.html 它 指 定 了HT
4、ML 页 面 必 须 放 到/home/httpd目 录 下，cgi 外 部 扩 展 程 序 必 须 放 到/home/httpd/cgi-bin目录下。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 8 页 -（3）编译烧写内核重新编译内核后，通过烧写工具烧写内核，就可以在PC 上通过IE 浏览器访问开发板上的Web Server。例如，输入开发板的IP 地址 http:/192.168.0.101，即可访问到自己做的网页index.html 了。并且，通过编写CGI外部扩展程序，可以实现动态Web 技术，下面将详细介绍。22 具有 MMU 平台的 Linux 下 B0A 的实
5、现与配置对于有 MMU（内存管理单元）的平台，如armlinux 和 ppclinux，可以到网上下载一个主流版本的boa 发行包。因为是运行在目标系统，所以要用交叉编译工具编译，即需要修改boa/src/Makefile里面的编译器。例如：CC=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-gcc CPP=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-g+然后直接在boa/src 目录下执行make，即可生成BOA可执行文件；将其编译入内核，并烧写到存储设备，就可以实现访问BOA服务器。3 CGI程序设计技术CGI（Common Gateway Inter
6、face）是外部应用扩展应用程序与WWW 服务器交互的一个标准接口。按照 CGI标准编写的外部扩展应用程序可以处理客户端浏览器输入的数据，从而完成客户端与服务器的交互操作。而CGI规范就定义了Web 服务器如何向扩展应用程序发送消息，在收到扩展应用程序的信息后又如何进行处理等内容。通过CGI 可以提供许多静态的HTML 网页无法实现的功能，比如搜索引擎、基于Web 的数据库访问等等。31 工作原理（1）WWW 和 CGI的工作原理HTTP协议是 WWW 的基础，它基于客户/服务器模型，一个服务器可以为分布在网络中处的客户提供服务；它是建立在TCP/IP协议之上的“无连接”协议，每次连接只处理一
7、个请求。在服务器上，运行产着一个守护进程对端口进行监听，等待来自客户的请求。当一个请求到来时，将创建一个子进程为用户的连接服务。根据请求的不同，服务器返回HTML 文件或者通过 CGI调用外部应用程序，返回处理结果。服务器通过CGI与外部程序和脚本之间进行交互，根据客户端在进行请求时所采取的方法，服务器会收集客户所提供的信息，并将该部分信息发送给指定的CGI扩展程序。CGI扩展程序进行信息处理并将结果返回服务器，然后服务器对信息进行分析，并将结果发送回客户端。外部 CGI 程序与WWW 服务器进行通信、传递有关参数和处理结果是通过环境变量、命令行参数和标准输入来进行的。服务器提供了客户端（浏览
8、器）与 CGI扩展程序之间的信息交名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 8 页 -换的通道。CGI 的标准输入是服务器的标准输出，而CGI 的标准输出是服务器的标准输入。客户的请求通过服务器的标准输出传送给CGI的标准输入，CGI对信息进行处理后，将结果发送到它的标准输入，然后由服务器将处理结果发送给客户端。（2）URL编码客户端浏览器向服务器发送数据采用编码的形式进行。该编码就是CRL编码。编码的主要工作是表单域的名字和值的转义，具体的做法为：每一对域和值里的空格都会被替换为一个加号（+）字符，不是字母或数字的字符将被替换为它们的十六进制数字形式，格式为%HH。HH
9、是该字符的ASCII十六进制值。标签将被替换为“%0D%0A”。信息是按它们在表单里出现的顺序排列的。数据域的名字和数据域的值通过等号（=）字符连在一起。各对名/值再通过“&”字符连接在一起。经过这些编码处理之后，表单信号就整个成为一个连续的字符流，里面包含着将被送往服务器的全部信息。因为表单输入信息都是经过编码后传递给脚本程序的，所以 CGI扩展程序在使用这些参数之前必须对它们进行解码。32 CGI外部扩展程序编制服务器程序可以通过三种途径接收信息：环境变量、命令行和标准输入。具体使用哪一种方法要由 标签的 METHOD 属性来决定。在“METHOD=GET”时，向 CGI程序传递表单编码信
10、息的正常做法是通过命令来进行的。大多数表单编码信息都是通过QUERY_STRING 的环境变量来传递的。如果“METHOD=POST”，表单信息将通过标准输入来读取。还有一种不使用表单就可以向CGI传送信息的方法，那就是把信息直接追回在URL地址后面，信息和URL之间用问号（？）来分隔。下面结合Web 远程监控 ARM 芯片的 GPIO（通用输入/输出）的应用实例详细介绍。（1）GET方法GET方法是对数据的一个请求，被用于获得静态文档。当使用GET方法时，CGI程序将会从环境变量QUERY_STRING 获取数据。为了处理客户端的请求，CGI必须对 QUERY_STRING 中的字符串进行分
11、析。当需要从服务器获取数据并且不改变服务器上的数据时，应该选用GET方法；但是如果请求中包含的字符串超过了一定长度，一般是1024 字节，那么就只能选用POST方法。GET方法通过附加在URL 后面的参数发送请求信息。这些参数将被放在环境变量 QUERY_STRING 中传给 CGI程序。GET方法的表单格式和CGI解码程序可以参考POST方法的实现。（2）POST方法当浏览器将数据从一个填写的表单传给服务器时一般采用POST方法，而且在发送的数据超过 1024 字节时也必须采用POST方法。当使用 POST方法时，Web 服务器向CGI程序的标准名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-
12、第 3 页，共 8 页 -输入 STDIN传送数据。发送的数据长度存在环境变量CONTENT_LENGTH 中，并且，POST方法的数据格式为：variable1=value1&variable2=value2&etc CGI程序必须检查REQUEST_METHOD 环境变量以确定是否采用了POST方法，并决定是否要读取 STDIN。POST方法在 HTML 文档中定义的表单如下：Operate P0 Operate P1 Operate P2 NAME=cancelTYPE=reset VALUE=RESET 它调用的服务器脚本程序是/cgi/bin/cgi_gpio.cgi。CGI扩展程序
13、中FORM表单的解码可参考如下程序：/*function getPOSTvars*/char*getPOSTvars()int i;int content_length;char*postvars;char*postinput;char*pairlist;int paircount=0;chr*nvpair;char*eqpos;postinput=getenv(CONTENT_LENGTH);/获取传送给程序数据的字节数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 8 页 -if(!postinput)exit();if(!content_length=atoi(postin
14、put)/获取信息长度exit(1);if(!(postinput=(char*)malloc(content_length+1)exit(1);if(!fread(postinput,content_length,1,stadin)exit(1);postinputcontent_length=0;for(i=0;postinputi;i+)if(postinputi=+)postinputi=;/对加易进行处理pairlist=(char*)malloc(256*sizeof(char*);paircount=0;nvpair=strtok(postinput,&);/从出现“&”字符的位
15、置把信息分段，然后对结果依次处理while(nvpair)pairlistpaircount+=strdup(nvpair);if(!(paircount%256)pairlist=(char*)realloc(pairlist,(paircount+256)*sizeof(char*);nvpair=strtok(NULL,&);pairlistpaircount=0;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 8 页 -postvars=(char*)malloc(paircount*2+1)*sizeof(char*);for(i=0;ipaircount;i+)if(
16、eqpos=strchr(pairlisti,=)*eqpos=0;unescape_url(postvarsi*2+1=strdup(eqpos+1);/调用 unescape_url 函数继续解码else unescape_url(postvarsi*2+1)=strdup();postvarspaircount*2=0;for(i=0;pairlisti;i+)free(pairlisti);free(pairlist);free(postinput);return postvars;其中，unescape_url 函数再调用x2c 函数，把（不是字节或数字的）特殊字符从其%HH表示方式
17、解码为文本字符。/*unescape_url function*/static void unescape_url(char*url)int x,y;for(x=0,y=0;urly;+x,+y)if(urlx=urly)=%)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 8 页 -urlx=x2c(&urly+1);y+=2;urlx=0;(3)直接 URL加参数传递方法这是一种不使用表单就可以向CGI传送信息的方法。它把信息直接追加在URL地址后面，信息和 URL之间用号号（？）来分隔。例如，对于一个cgi_gpio.cgi 的脚本，可以从如下的链接启动：A HREF=/c
18、gi-gpio.cgi!?flag=0 Operate P0/*cgi-bin/cgi_gpio.cgi?flag=1 Operate P1 A HREF=/cgi-bin_gpio.cgi?flag=2 Operate P2.CGI扩展程序中可使用如下代码接收信息：char*get_input;/用于接收环境变量.get_input=getenv(“QUERY_STRING”);if(get_input)get_input=strdup(get_input);printf(QUERY_STRING if%s,get_input);/*判断 flag=x 信息*/if(!strcmp(get_
19、input,flag=0)./Operate p0 else if(!strcmp(get_input,flag=1)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 8 页 -./Operate P1 else./Operate P2 对于上述三种方法，可以根据不同的应用场合和应用要求进行选取。结语嵌入式 Web Server 系统方案可以广泛应用在许多领域，如自动化设备的远程监控、嵌入式GSM 短消息平台以及远程家庭医疗等。并且，随着互联网应用领域的不断深入，嵌入式Internet 技术将得到更为广泛的应用和发展。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 8 页 -