畢業(yè)設(shè)計論文-1-摘要論文主要介紹了基于ARM9的嵌入式Web服務(wù)器Boa的軟、硬件設(shè)計及其實現(xiàn)，其中硬件部分的核心是三星的S3C2410X為處理器。最后成果形式為可以遠程訪問的WebServer嵌入式服務(wù)器。Boa是一款單任務(wù)的HTTP服務(wù)器。與其他傳統(tǒng)的Web服務(wù)器不同的是當(dāng)有連接請求到來時,它并不為每個連接單獨創(chuàng)建進程,也不通過復(fù)制自身進程來處理多鏈接。而是通過建立HTTP請求列表來處理多路HTTP連接請求。同時它只為CGI程序創(chuàng)建新的進程,這樣就在最大程度上節(jié)省了系統(tǒng)資源,這對嵌入式系統(tǒng)來說至關(guān)重要。同時它還具有自動生成目錄、自動解壓文件等功能。因此,Boa在嵌入式系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞:ARM；Linux；嵌入式Web服務(wù)器；CGI畢業(yè)設(shè)計論文-2-AbstractThispaperhasmainlydevelopedthesoftwarehardwaredesignandrealizationoftheembeddedWebserverBoabasedonARM.AndthecoreofthehardwarepartisS3C2410XmicroprocessorproducedbySamsung.Thefinalachievementistheembeddedwebserverwhichcanremotevisit.Boaisasingle-taskingHTTPserver.Thatmeansthatunliketraditionalwebservers,itdoesnotforkforeachincomingconnection,nordoesitforkmanycopiesofitselftohandlemultipleconnections.ItinternallymultiplexesalloftheongoingHTTPconnections.AndforksonlyforCGIprograms,thisisveryimportanttoembeddedsystem.Atthesametime,italsohasthefunctionofautomaticdirectorygeneration、automaticfilegunzippingandsoon.SoBoaisofhighlyvalueintheembeddedsystemapplication.Keywords:ARM；Linux；EmbeddedWebserver；CGI畢業(yè)設(shè)計論文-3-目錄摘要.1Abstract.2目錄.3第一章引言.5第二章課題背景.62.1嵌入式系統(tǒng)簡介.62.2嵌入式系統(tǒng)和Linux.62.3ARM9硬件平臺.72.3.1ARM簡介.72.3.2JXARM9-2410ARM嵌入式教學(xué)實驗系統(tǒng).8第三章嵌入式Web服務(wù)器.93.1概述.93.2Web服務(wù)器原理.93.3嵌入式Web服務(wù)器實現(xiàn)原理.93.3.1TCP/IP協(xié)議.93.4嵌入式Web服務(wù)器Boa.103.4.1Boa概述.103.4.2Boa的功能實現(xiàn).11第四章CGI技術(shù).124.1CGI概述.124.2CGI工作原理.12第五章建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境.145.1在Vmware下安裝Redhat編譯配置主機開發(fā)環(huán)境.185.2.1配置以太網(wǎng).185.2.2安裝配置tftp服務(wù)器.195.2.3配置防火墻.215.2.4配置NFS服務(wù)器.225.3JXARM9-2410中U-boot燒寫.225.3.1u-boot的功能.225.3.2使用ADTIDE燒寫u-boot.23第六章系統(tǒng)功能的實現(xiàn).256.1GCC簡介.256.1.1GCC概述.256.1.2GCC基本用法.25畢業(yè)設(shè)計論文-4-6.2Linux內(nèi)核移植.266.2.1Linux內(nèi)核源代碼的安裝.266.2.2Linux交叉編譯環(huán)境的建立和使用.276.2.3Linux內(nèi)核的配置和編譯.276.3加載Linux內(nèi)核映像.306.4BoaWeb服務(wù)器的移植.316.4.1BoaWeb服務(wù)器的建立.316.5Linux下動態(tài)Web頁面的實現(xiàn).326.5.1CGI程序分析.326.5.2Form輸入的分析和解碼.34第七章系統(tǒng)功能的測試.367.1測試Web服務(wù)器.367.2動態(tài)Web頁面測試.37結(jié)束語.40致謝.41參考文獻.42附錄.43畢業(yè)設(shè)計論文-5-第一章引言隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已成為計算機領(lǐng)域的一格重要組成部分。以ARM體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的微處理器具有高性能、低功耗和低成本的特點，它廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，是目前最廣泛的32位微處理器。以前設(shè)備控制系統(tǒng)一般是通過通信線路進行的，其通信介質(zhì)、通信協(xié)議、相關(guān)軟件和硬件都是專用的，而Internet技術(shù)的發(fā)展使嵌入式設(shè)備的遠程控制和管理方式有了改變。不需要專用的通信線路，并且傳輸?shù)男畔⒉痪窒抻跀?shù)據(jù)信號，還有聲音和圖像。最終要的是其通信協(xié)議是標(biāo)準且公開的。隨著Web技術(shù)的發(fā)展，幾乎改變了現(xiàn)在的信息表達形式，很多應(yīng)用都是基于Web技術(shù)的。由于HTML語言的標(biāo)準統(tǒng)一性，只要在嵌入式設(shè)備中有一個微型服務(wù)器，就可以使用任意一種Web瀏覽器接收和發(fā)送信息。所以如何設(shè)計這種特別的Web服務(wù)器，如何在嵌入式設(shè)備中安裝Web服務(wù)器，就成了嵌入式Web服務(wù)器的發(fā)展和研究方向。對于嵌入式Web服務(wù)器的研究和應(yīng)用，其意義是重大的，它為我們管理、控制和監(jiān)測各種各樣的設(shè)備提供了一個很好的途徑。這種設(shè)備可以是具有有限內(nèi)存資源的8位或16位系統(tǒng)，已足夠提供一個用戶界面，而且這種方式是基于Internet的。這種設(shè)備可以在世界任何一個地方，只要它連入Internet就能夠控制它。如今國內(nèi)外有大量嵌入式應(yīng)用軟件已廣泛用于各類嵌入式系統(tǒng)中。但是國內(nèi)現(xiàn)狀對于嵌入式Web服務(wù)器方面的研究不容樂觀，而國外的相關(guān)研究則相對較多。如Pharlap公司的MicroWeb，AgranatSystem公司的EmWeb、emWare公司的emMicro,Allegro公司的RomPager，WindRiver公司的Wind等等，國內(nèi)的有Webit。面對國內(nèi)外嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)發(fā)展的差距，考慮到其廣泛的應(yīng)用前景，這一技術(shù)的研究和開發(fā)具有一定的迫切性和必要性2。畢業(yè)設(shè)計論文-6-第二章課題背景這章對嵌入式系統(tǒng)作了定義，詳細介紹了嵌入式Linux以及嵌入式Linux在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中的地位，最后介紹了本次課題的硬件平臺。2.1嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機的應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。2.2嵌入式系統(tǒng)和Linux隨著微處理器的產(chǎn)生，價格低廉、結(jié)構(gòu)小巧的CPU和外設(shè)連接提供了穩(wěn)定可靠的硬件架構(gòu)，那么限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸就突出表現(xiàn)在了軟件方面。盡管從八十年代末開始，陸續(xù)出現(xiàn)了一些嵌入式操作系統(tǒng)，比較著名的有Vxwork、pSOS、Nucleus和WindowsCE。但這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品，其高昂的價格使許多生產(chǎn)低端產(chǎn)品的小公司望而卻步；而且源代碼封閉性也大大限制了開發(fā)者的積極性。另外結(jié)合國內(nèi)實情，當(dāng)前國家對自主操作系統(tǒng)的大力支持，也為源碼開放的Linux的推廣提供的廣闊的發(fā)展前景。還有，對上層應(yīng)用開發(fā)者而言，嵌入式系統(tǒng)需要的是一套高度簡練、界面友善、質(zhì)量可靠、應(yīng)用廣泛、易開發(fā)、多任務(wù)，并且價格低廉的操作系統(tǒng)。在不久的將來，從冰箱到收音機都會內(nèi)置處理器。因為Linux的開放性，許多人認為Linux非常適合多數(shù)Internet設(shè)備。他們認為Linux可以支持不同的設(shè)備，支持不同的配置。Linux對廠商不偏不倚而且成本極低，能夠很快成為用于各種設(shè)備的操作系統(tǒng)。如今，業(yè)界已經(jīng)達成共識：即嵌入式Linux是大勢所趨，其巨大的市場潛力與醞釀的無限商機必然會吸引眾多的廠商進入這一領(lǐng)域。Linux為嵌入操作系統(tǒng)提供了一個極有吸引力的選擇，它是個和Unix相似、以核心為基礎(chǔ)的、完全內(nèi)存保護、多任務(wù)多進程的操作系統(tǒng)。支持廣泛的計算機硬件,包括X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,ARM,NEC,MOTOROLA等現(xiàn)有的大部分芯片。程式源碼全部公開，任何人可以修改并在GNU通用公共許可證(GNUGeneralPublicLicense)下發(fā)行,這樣，開發(fā)人員可以對操作系統(tǒng)進行定制，再也不必擔(dān)心像MSwindows操作系統(tǒng)中后門的威脅。同時由于有GPL的控制,大家開發(fā)的東西大都相互兼容，不會走向分裂之路。Linux用戶遇到問題時可以通過Internet向網(wǎng)上成千上萬的Linux開發(fā)者請教,這使最困難的問題也有辦法解決。Linux帶有Unix用戶熟悉的完善的開發(fā)工具，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應(yīng)用軟件都已移植到了Linux上。Linux還提供了強大的網(wǎng)絡(luò)功能，有多種可選擇窗口管理畢業(yè)設(shè)計論文-7-器（Xwindows）。其強大的語言編譯器gcc、g+等也可以很容易得到。不但成熟完善、而且使用方便7。選擇Linux的原因：1.可應(yīng)用于多種硬件平臺。Linux已經(jīng)被移植到多種硬件平臺，這對受開銷、時間限制的研究與開發(fā)項目是很有吸引力的。原型可以在標(biāo)準平臺上開發(fā)然后移植到具體的硬件上，加快了軟件與硬件的開發(fā)過程。2.Linux可以隨意地配置不需要任何的許可證或商家的合作關(guān)系。3.它是免費的，源代碼可以得到。這是最吸引人的。毫無疑問，這會節(jié)省大量的開發(fā)費用。4.它本身內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持。5.Linux的高度模塊化使添加部件非常容易。6.Linux在臺式機上的成功，使大家看到了Linux在嵌入式系統(tǒng)中的輝煌前景。2.3ARM9硬件平臺2.3.1ARM簡介廣義地講，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。它是嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)，以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。ARM作為嵌入式系統(tǒng)得核心，既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術(shù)的名字，目前非常流行的ARM內(nèi)核有ARM7TDM1、StrongARM、ARM720T、ARM9TDM1、ARM920T、ARM940T、ARM946T、ARM966T、ARM10TDM1等。本文所討論的目標(biāo)板的CPU為ARM920T內(nèi)核的三星S3C2410芯片。下面介紹該微處理器的特點及其應(yīng)用領(lǐng)域。ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。它具有以下特點：提供1.1MIPS/MHz的5級流水線結(jié)構(gòu)；支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集；支持32位高速AMBA總線接口；全性能MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等主流嵌入式操作系統(tǒng)；MPU支持實時操作系統(tǒng)；支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于無線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機頂盒、高端打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等。它包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三種類型，以適用于不同的應(yīng)用場合。S3C2410X是一款由Samsung公司設(shè)計的低功耗、高集成度的基于ARM920T核的微處理器。這款芯片集成了以下部件：16KB指令Cache、16KB數(shù)據(jù)Cache、MMU、外部存儲控制器、LCD控制器（STN和TFT）、NANDFlash控制器、4個DMA通道、3個URT通道、一個I2C總線控制器、一個I2S總線控制器，以及4個PWN和1個內(nèi)部定時器、畢業(yè)設(shè)計論文-8-通用I/O口、實時時鐘、8通道10位ADC和觸摸屏接口、USB主、USB從、SD/MMC卡接口等?，F(xiàn)在它廣泛應(yīng)用于PDA、移動通信、路由器、工業(yè)控制等領(lǐng)域3。2.3.2JXARM9-2410ARM嵌入式教學(xué)實驗系統(tǒng)JXARM9-2410教學(xué)實驗系統(tǒng)是一套硬軟件集成的、基于ARM的完整教學(xué)實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含豐富的硬件資源、完善而優(yōu)越的調(diào)試手段和詳盡的教學(xué)實驗教程9。JXARM9-2410目標(biāo)處理器采用Samsung公司的S3C2410X微處理器，開發(fā)平臺采用武漢創(chuàng)維特信息技術(shù)有限公司的ADT集成開發(fā)環(huán)境，嵌入式開發(fā)的所有過程都可在該環(huán)境下完成。系統(tǒng)有以下組成部分：ADTIDE集成開發(fā)環(huán)境；ADTEmulatorforARMJTAG仿真器；JXARM9-2410系列教學(xué)實驗箱；各種連接線、電源適配器以及實驗指導(dǎo)書等；教學(xué)實驗系統(tǒng)配套光盤。JXARM9-2410ARM教學(xué)實驗系統(tǒng)基本實驗?zāi)Ｐ腿鐖D1所示:圖1.實驗?zāi)Ｐ褪疽鈭D畢業(yè)設(shè)計論文-9-第三章嵌入式Web服務(wù)器3.1概述隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已成為計算機領(lǐng)域的一格重要組成部分。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得B/S（客戶端/服務(wù)器）應(yīng)用方式已成為一種潮流。它的基礎(chǔ)是客戶端要有一個瀏覽器程序，服務(wù)器端要有一個對應(yīng)的Web服務(wù)器。一般網(wǎng)站都采用大型的通用Web服務(wù)器，但對于一般的管理信息系統(tǒng)或中小型應(yīng)用系統(tǒng)，所需的功能比較簡單，如仍采用通用Web服務(wù)器，無疑是資源的浪費。解決方法是使用功能相對簡單，體積更小、消耗資源更少的簡單Web服務(wù)器，于是嵌入式Web服務(wù)器就應(yīng)運而生了。3.2Web服務(wù)器原理從功能上來講，Web服務(wù)器監(jiān)聽用戶機的服務(wù)請求，根據(jù)用戶請求的類型提供相應(yīng)得服務(wù)。用戶端使用Web瀏覽器和Web服務(wù)器進行通信。Web服務(wù)器在接受到用