ARM簡(jiǎn)單嵌入式WEB服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、作者：Pan Hon glia ng僅供個(gè)人學(xué) 習(xí)摘要工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是為了學(xué)生能夠更好地鞏固和實(shí)踐所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)而設(shè)置地，在本次工程實(shí)踐中,我們以ARM體系結(jié)構(gòu)與編程課程中所學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ),對(duì)基于ARM地簡(jiǎn)單嵌入 式WEB艮務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) .本設(shè)計(jì)利用ARM自帶地WEB艮務(wù)器技術(shù),來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入 式WEE服務(wù)器系統(tǒng)地控制設(shè)計(jì)該技術(shù)基于 WEE服務(wù)器之上，且用嵌入式 WEB服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)地訪問(wèn)本設(shè)計(jì)說(shuō)明重點(diǎn)介紹了如下幾方面地內(nèi)容：1) 基于嵌入式WEB服務(wù)器地HTTP協(xié)議；12) Linux下地signal() 函數(shù)地使用；3) 嵌入式 WE冋艮務(wù)器地工作原理；4) ARM開(kāi)發(fā)板上地

2、SOCKET網(wǎng)絡(luò)編程.關(guān)鍵詞：ARM體系；嵌入式 WE釀務(wù)器；HTTP協(xié)議；SOCKET網(wǎng)絡(luò)編程.目錄第一章緒論41.1課題簡(jiǎn)介41.2設(shè)計(jì)目地41.3設(shè)計(jì)內(nèi)容41.4設(shè)計(jì)用途4第二章 嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)介 52.1需求說(shuō)明52.2功能需求詳細(xì)說(shuō)明 52.3數(shù)據(jù)流圖（DFD） 52.4數(shù)據(jù)需求5第三章 嵌入式 WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)流程 73.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖73.2整體結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明 73.3連接處理模塊73.4功能分配7第四章 嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)程序分析及實(shí)踐 94.1程序設(shè)計(jì)94.2程序分析 104.3實(shí)驗(yàn)步驟12參考文獻(xiàn)14第一章緒論1.1課題簡(jiǎn)介隨著后PC時(shí)代地到來(lái)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已

3、經(jīng)成為了一個(gè)萬(wàn)眾矚目地焦點(diǎn) 目前已廣泛 應(yīng)用于信息家電數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制.醫(yī)療衛(wèi)生航空航天等眾多領(lǐng)域巨大地市場(chǎng)潛力， 無(wú)窮地商機(jī)，吸引了各路英豪紛踵沓來(lái)ARM單片機(jī)技術(shù)由于其微小地體積和極低地成本，廣泛地應(yīng)用于家用電器工業(yè)控制等領(lǐng)域中.在工業(yè)生產(chǎn)中,電流.電壓.溫度.壓力和流量也都是常用地被控參數(shù).ARM單片機(jī)控制嵌入式 WEB服務(wù)器系統(tǒng),是利用ARM乍為系統(tǒng)地主控制器,由linux下 地vi編程,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于嵌入式 WEB服務(wù)器地訪問(wèn).本設(shè)計(jì)采用ARM技術(shù),其具有集成度高， 運(yùn)算快速快，體積小.運(yùn)行可靠，價(jià)值低廉地特點(diǎn)，適宜于絕大多數(shù)地控制過(guò)程 .鑒于這樣地 重要性，我們打算設(shè)計(jì)一種基于 ARM

4、地嵌入式服務(wù)器系統(tǒng).1.2設(shè)計(jì)目地通過(guò)本次工程實(shí)踐，運(yùn)用ARM體系結(jié)構(gòu)與編程所學(xué)知識(shí)及查閱相關(guān)資料,完成嵌入式WEB服務(wù)器地設(shè)計(jì)，達(dá)到理論知識(shí)與實(shí)踐更好結(jié)合 .提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)能力地目 地.通過(guò)本次設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以使我們?cè)诨舅悸泛突痉椒ㄉ蠈?duì)基于ARM地設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性地認(rèn)識(shí)，并具備一定程度地設(shè)計(jì)能力.1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容熟知嵌入式 WE釀務(wù)器地工作原理.SOCKET網(wǎng)絡(luò)編程.使用Redhat Linux 9.0 操作系統(tǒng)環(huán)境及ARM編譯器,編譯WE冋艮務(wù)器地驅(qū)動(dòng)模塊和應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)嵌入式 WEB艮務(wù)器地設(shè)計(jì).1.4設(shè)計(jì)用途學(xué)習(xí)使用SOCKET進(jìn)行通訊編程地過(guò)程，了解一個(gè)實(shí)際地網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)

5、用程序整體設(shè)計(jì) 讀懂HTTPD.C源代碼.在此基礎(chǔ)上增加一些其他功能 .在PC計(jì)算機(jī)上使用瀏覽器測(cè)試嵌入 式WEB服務(wù)器地功能.第二章嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)介2.1需求說(shuō)明圖2.1嵌入式 WEB服務(wù)器需求說(shuō)明2.2功能需求詳細(xì)說(shuō)明1 ）獲取服務(wù)器當(dāng)前目錄文件列表將服務(wù)器當(dāng)前目錄下所有文件地信息發(fā)送給客戶(hù)端，信息包括：文件名.大小.日期.2）獲取指定文件將客戶(hù)請(qǐng)求地文件發(fā)送給客戶(hù) .3）獲取HTML類(lèi)型文件將客戶(hù)請(qǐng)求地HTML類(lèi)型文件發(fā)送給客戶(hù).4）獲取純文本文件將客戶(hù)請(qǐng)求地純文本發(fā)送給客戶(hù) .5）獲取JPG圖像文件將客戶(hù)請(qǐng)求地JPG圖像文件發(fā)送給客戶(hù).6）獲取GIF圖像文件將客戶(hù)請(qǐng)求地G

6、IF圖像文件發(fā)送給客戶(hù).7）解析用戶(hù)請(qǐng)求分析客戶(hù)地請(qǐng)求，將請(qǐng)求信息解析為幾個(gè)變量，包括：請(qǐng)求地命令.請(qǐng)求地文件名.請(qǐng)求 地文件類(lèi)型.2.3數(shù)據(jù)流圖（DFD圖2.2數(shù)據(jù)流圖（DFD2.4數(shù)據(jù)需求回應(yīng)HTTP協(xié)議數(shù)據(jù)頭格式要求，如表2.1所示：表2.1 HTTP協(xié)議數(shù)據(jù)頭格式行號(hào)字段內(nèi)容舉例1狀態(tài)行HTTP/1.0 200 OK2文件類(lèi)型Conten t-type: text/html3服務(wù)器信息4是否過(guò)期Expires: 0第三章嵌入式WEB艮務(wù)器設(shè)計(jì)流程3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2整體結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明主程序：建立TCP類(lèi)型SOCKET在80端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)連接請(qǐng)求.接收到連接請(qǐng)求，將請(qǐng)求傳送

7、給連接處理模塊處理.并繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng).3.3連接處理模塊圖3.2連接處理模塊3.4功能分配1）發(fā)送當(dāng)前目錄文件列表信息將服務(wù)器當(dāng)前目錄下所有文件地信息發(fā)送給客戶(hù)端，信息包括：文件名.大小.日期.2）發(fā)送HTML類(lèi)型文件將客戶(hù)請(qǐng)求地HTML類(lèi)型文件發(fā)送給客戶(hù).3）發(fā)送純文本文件將客戶(hù)請(qǐng)求地純文本發(fā)送給客戶(hù).4）發(fā)送JPG圖像文件將客戶(hù)請(qǐng)求地JPG圖像文件發(fā)送給客戶(hù).5）發(fā)送GIF圖像文件將客戶(hù)請(qǐng)求地GIF圖像文件發(fā)送給客戶(hù).6）解析客戶(hù)請(qǐng)求HTTP協(xié)議頭分析客戶(hù)地請(qǐng)求，包括：1. 空格處理2. 解析客戶(hù)請(qǐng)求命令3. 解析客戶(hù)請(qǐng)求地資源名4. 解析客戶(hù)請(qǐng)求地資源類(lèi)型.7）客戶(hù)連接處理解析Referr

8、er 和content_length字段值并調(diào)用客戶(hù)請(qǐng)求解析函數(shù)8）發(fā)送HTTP協(xié)議數(shù)據(jù)頭根據(jù)發(fā)送文件類(lèi)型發(fā)送相應(yīng)地HTTP協(xié)議頭信息.第四章 嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)程序分析及實(shí)踐4.1程序設(shè)計(jì)4.1.1.接口設(shè)計(jì)函數(shù)名：int Han dleC onn ect(i nt fd)客戶(hù)連接處理:客戶(hù)連接文件描述字4.1.2.解析客戶(hù)請(qǐng)求函數(shù)名：int ParseReq(FILE *f, char *r)參數(shù)：參數(shù)1:文件流FILE結(jié)構(gòu)指針，用于表示客戶(hù)連接地文件流指針 參數(shù)2:字符串指針，待解析地字符串.4.1.3. 發(fā)送HTT協(xié)議數(shù)據(jù)頭函數(shù)名：int Prin tHeader(FILE *f,

9、 int con te nt_type)參數(shù)：參數(shù)1:文件流FILE結(jié)構(gòu)指針，用于表示客戶(hù)連接地文件流指針協(xié)議數(shù)據(jù)頭信息.參數(shù)2:信息類(lèi)型，用于確定發(fā)送地HTTP協(xié)議數(shù)據(jù)頭信息.4.1.4. 發(fā)送當(dāng)前目錄文件列表信息函數(shù)名：int DoDir(FILE *f, char *n ame)參數(shù)：參數(shù)1:文件流FILE結(jié)構(gòu)指針，用于表示客戶(hù)連接地文件流指針 文件信息數(shù)據(jù).參數(shù)2: 目錄名，表示客戶(hù)請(qǐng)求地目錄信息.4.1.5. 發(fā)送HTM文件內(nèi)容函數(shù)名：int DoHTML(FILE *f, char *n ame)參數(shù)：參數(shù)1:文件流FILE結(jié)構(gòu)指針，用于表示客戶(hù)連接地文件流指針 信息數(shù)據(jù).參數(shù)2:

10、客戶(hù)請(qǐng)求地文件名.4.1.6. 發(fā)送純文本(TXT)文件內(nèi)容函數(shù)名：int DoText(FILE *f, char *name)參數(shù)：參數(shù)1:文件流FILE結(jié)構(gòu)指針，用于表示客戶(hù)連接地文件流指針.用于寫(xiě)入HTTP.用于寫(xiě)入目錄.用于寫(xiě)入文件.用于寫(xiě)入文件信息數(shù)據(jù).參數(shù)2:客戶(hù)請(qǐng)求地文件名.4.1.7.發(fā)送JPEC圖像文件內(nèi)容函數(shù)名：參數(shù)：參int DoJpeg（FILE *f, char *name）數(shù)1:文件流FILE結(jié)構(gòu)指針，用于表示客戶(hù)連接地文件流指針.用于寫(xiě)入文件信息數(shù)據(jù).參數(shù)2:客戶(hù)請(qǐng)求地文件名.4.1.8.發(fā)送GIF圖像文件內(nèi)容函數(shù)名：參數(shù)：參int DoGif（FILE *f,

11、 char *n ame）數(shù)1:文件流FILE結(jié)構(gòu)指針，用于表示客戶(hù)連接地文件流指針.用于寫(xiě)入文件信息數(shù)據(jù).參數(shù)2:客戶(hù)請(qǐng)求地文件名.4.2程序分析4.2.1. 主程序設(shè)計(jì)1）功能說(shuō)明系統(tǒng)地總?cè)肟?，也是系統(tǒng)地主要控制函數(shù).分別完成如下功能:TCP流方式SOCKET并綁定80端口 .2）算法流程圖算法流程圖如圖4.1所示：圖4.1主程序數(shù)據(jù)流程圖3）命令行輸入處理用戶(hù)在命令行輸入?yún)?shù)-i ,則將客戶(hù)輸入文件描述字設(shè)為0,即標(biāo)準(zhǔn)輸入.用于在本機(jī)進(jìn)行測(cè)試.其他輸入全部忽略.4.2.2. 客戶(hù)連接處理模塊設(shè)計(jì)1）功能說(shuō)明用于初步處理客戶(hù)地連接請(qǐng)求，并將請(qǐng)求信息傳遞給客戶(hù)請(qǐng)求解析函數(shù)處理.2）算法算法流

12、程圖如圖22所示:圖4.2客戶(hù)連接處理模塊數(shù)據(jù)流程圖4.2.3. 客戶(hù)請(qǐng)求解析處理模塊設(shè)計(jì)1) 功能說(shuō)明用于解析客戶(hù)地請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求信息調(diào)用相應(yīng)地函數(shù)進(jìn)行請(qǐng)求處理2) 算法算法流程圖如圖2.3所示：圖4.3客戶(hù)請(qǐng)求解析處理模塊數(shù)據(jù)流程圖4.2.4. 發(fā)送HTT協(xié)議數(shù)據(jù)頭模塊設(shè)計(jì)1) 功能說(shuō)明根據(jù)參數(shù)地不同，發(fā)送不同地HTTP協(xié)議頭信息.2) 算法函數(shù)定義為：int Prin tHeader(FILE *f, int con te nt_type)HTTP/1.0 200 OK.fprintf(),函數(shù)中地第一個(gè)參數(shù)f為客戶(hù)連接文件流句柄.switch (conten t_type)case

13、't':fprintf(f,"Content-type: text/plainn");break;case 'g':fprin tf(f,"C onten t-type: image/gifn");break;case 'j':fprin tf(f,"C onten t-type: image/jpegn");break;case 'h':fprin tf(f,"Co nten t-type: text/htmln");break;發(fā)送服務(wù)器信息：fp

14、rintf(f,"Server: AMRLinux-httpd 0.2.4n”);發(fā)送文件過(guò)期為永不過(guò)期：fprin tf(f,"Expires: 0n");4.3實(shí)驗(yàn)步驟4.3.1 .閱讀理解源碼進(jìn)入/arm2410s/exp/basic/09_httpd 目錄，使用vi編輯器或其他編輯器閱讀理解源代碼4.3.2. 編譯應(yīng)用程序運(yùn)行make產(chǎn)生可執(zhí)行文件httpdrootzxt /# cd /arm2410s/exp/basic/09_httpd/rootzxt 09_httpd# makearmv4l-unknown-linux-gcc-DHTTPD_DOCU

15、MENT_ROOT="/mnt/yaffs" -c -o httpd.ohttpd.carmv4l-u nkn ow n-li nux-gcc -DHTTPD_DOCUMENT_ROOT="/mn t/yaffs" -c -o copy.carmv4l-unknown-linux-gcc -o ./bin/httpd httpd.o copy.o -lpthreadarmv4l-unknown-I inu x-gcc -o httpd httpd.o copy.o -lpthreadrootzxt 09_httpd# lscopy.c doc httpd

16、 httpd.o Makefilecopy.o Google httpd.c in dex.html Makefile.bak4.3.3. 下載調(diào)試使用NFS服務(wù)方式將HTTPD下載到開(kāi)發(fā)板上，并拷貝測(cè)試用地網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行調(diào)試，本例中用地是index測(cè)試網(wǎng)頁(yè)./mn t/yaffscd /host/exp/basic/09_httpd/host/exp/basic/09_httpd./httpdstart ing httpd.press q to quit.wait for connection.4.34本機(jī)測(cè)試在臺(tái)式機(jī)地瀏覽器中輸入http : /11（ 111為UP-AMR

17、2410-S實(shí)驗(yàn)板地IP地址），觀察在客戶(hù)機(jī)地瀏覽器中地連接請(qǐng)求結(jié)果（如圖 4.4 ）和在開(kāi)發(fā)板上地服務(wù)器地打 印信息.圖4.4 IE顯示結(jié)果參考文獻(xiàn)1 杜春雷，ARM體系結(jié)構(gòu)與編程M 清華大學(xué)出版社，2003,22 梅麗鳳等，單片機(jī)原理及接口技術(shù)（修訂本） M.北方交通大學(xué)出版社，2004,23 王洪輝，嵌入式系統(tǒng)Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南（ARM平臺(tái)）M.電子工業(yè)出版社，2009,34 李寧，ARM開(kāi)發(fā)工具 RealView MDK 使用入門(mén)M.北京航空航天大學(xué)出版社，2008,3 王福瑞 等.單片機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全M.北京航空航天大學(xué)出版社 ，1999.3版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文

18、字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理。版權(quán)為潘宏亮個(gè)人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ng's pers onal own ership.用戶(hù)可將本文的內(nèi)容或服務(wù)用于個(gè)人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時(shí)應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 的規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。除此以外，將本 文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時(shí)，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人的書(shū)面 許可，并支付報(bào)酬。Users may use the contents or services of this articlefor pers onal study, research or appreciati on, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisi ons of copyright law and other releva nt laws, and shall n ot infringe upon the leg