基于ARM9的移動Web Server的設計與實現

摘要:以三星ARM9 S3C2410 Soc嵌入式芯片為核心，將Linux操作系統導入其中，設計并實現了一個Wi-Fi無線網絡平臺，此平臺提供了一個移動Web Server。可以提供HTTP、FTP等服務，此平臺期望在視頻監控等領域得到廣泛應用。

關鍵詞:無線網絡平臺;移動Web服務器;嵌入式系統

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)32-8964-02

Design and Implementation of Mobile Web Server Based on ARM9

LIU Shao-kai

(Information Center of Chongqing SongZao Coal Electric Limited Liability Company， Chongqing 401445， China)

Abstract: Using Samsung ARM9 S3C2410 Soc chip as the core， combining Linux to an embedded system. We design and implement a Wi-Fi wireless web platform. On this embedded wireless system， a portable embedded mobile web server platform is realized. The system can offer services like HTTP， FTP， etc. and will be widely used in many areas such as video monitor system.

Key words: wireless web platform; Mobile Web Server; embedded system

嵌入式系統在日常生活中應用極為廣泛，智能手機、掌上電腦、網絡設備、智能型家電等都有它們的蹤跡。基于嵌入式系統的Mobile Web Server無需配置復雜的網絡連接，通過IEEE 802.11無線接入點的結合，可以快速的架設Wi-Fi無線局域網絡，提供便攜的Web Server系統服務平臺。Mobile Web Server配置嵌入式Linux完整的網絡系統，在需要經常移動的展覽會場上，可以提供便捷、穩定的系統環境，并支持多樣化的網絡服務，如HTTP、FTP等。在缺少完整網絡設備的展覽會場或臨時活動場所有著廣泛的應用前景。

1 Mobile Web Server

嵌入式Web Server大多用于監控領域，嵌入式Web Server整合了嵌入式系統與網絡，除了可以提供一般的Web Server服務外，主要還是作為工業系統實時數據的獨立控制系統、在線監測等。所以，我們需要的不是一個功能強大完整的Web Server，而僅僅是一個能提供最基本HTTP功能的服務器框架。在嵌入式系統有限的資源下，使用嵌入式Web Server可以在精簡的系統配置上實現。嵌入式Web Server中加入了Boa輕量級的Web Server安裝編譯完成Root Filesystem，這樣就可以通過C語言編寫CGI規范來設計Web網頁應用程序[6-7]。

Mobile Web Server的設計包含了完整的網頁服務器、文件上下載傳輸、預設網絡通信協議TCP/IP、HTTP、FTP等，并支持Wi-Fi無線網絡，系統的開發重點在于:以ARM9微處理器為核心，移植Linux嵌入式系統;支持IEEE 802.11b Wi-Fi無線傳輸;提供動態網頁服務。

Mobile Web Server的系統框架如圖1所示。

2 相關技術

2.1 嵌入式Linux

嵌入式 Linux是以Linux為基礎的嵌入式操作系統，它被廣泛應用在移動電話、個人數字助理(PDA)、媒體播放器、消費性電子產品以及航空航天等領域中。Linux的源碼公開，跨平臺移植性非常高，Linux操作系統是一個免費開發源碼，硬件要求不嚴格且容易安裝的可以自由獲取到得操作系統。嵌入式Linux的技術核心是將Linux系統嵌入到目標芯片中，它整合了Linux系統核、根目錄文件系統、網絡界面、函數庫、應用程序設計等嵌入式系統的特殊應用。如圖所示。嵌入式Linux的開始可以使用大量的自由軟件資源，所以Linux在嵌入式系統中的應用擁有更廣泛的前景[1，3]。

2.2 ARM開發平臺

SBC-2410X開發板是一款基于ARM920TCore的嵌入式開發平臺，ARM系列處理器中S3C2410是韓國三星公司一款以ARM920TCore為基礎的16/32位RISC嵌入式微處理器，其內部帶有全性能的內存管理單元MMU，包含ARMV4架構的處理器外，也整合了許多外圍控制器，比如配備了64M SDRAM、64M Nand Flash、1M Boot Flash、RJ-45網卡、音頻輸入與輸出、USB Host、USB Slave等，具有高性能、低功耗、接口豐富等特性，另外SBC-2410X的Flash設備上采用YAFFS文件系統，提供62MB可讀寫空間，可以執行Windows CE、Linux等多種操作系統[4]。SBC-2410的接口功能如表1所示。

2.3 Wi-Fi無線網絡通信標準

Wi-Fi是IEEE定義的一個無線網絡通信工業標準(IEEE 802.11)。Wi-Fi的第一個版本發表于1997年，1999年推出了802.11b標準。802.11b標準定義延伸了在2.4GHz的ISM頻段上，數據傳輸速率可達11Mbit/s。802.11b的數據傳輸具有全方位的傳輸特性，即沒有角度和方向性的限制，并且能夠穿透障礙物、是一項被設計用來進行長距離數據傳輸工作的標準。IEEE 802.11同時支持Infra-structure Network和Ad Hoc Wireless LAN架構，不過實際應用中以Infra-structure Network居多，本文采用Infra-structure Network架構。

在Infra-structure Network中，Mobile經過Singlehop連接上的有限網絡的特殊節點，成為Access Points(AP)。AP的功能就像是無線路由器，主要將一個或多個無線區域網絡和現存的有限網絡分散系統相連，以提供某個無線區域網絡中的收發站;透過對外路由器的連接[5]。

3 Mobile Web Server的移植

Mobile Web Server的移植包括如下幾個步驟:無線網絡的驅動移植;系統應用程序的建立;文件系統;Web Server。

Atmel AT76c503a是針對于Linux平臺下支持USB和PCMCIA接口的Wireless 802.11b驅動程序的一款芯片，因為在Linux kernal2.4中并沒有提供這款芯片的驅動，所以在使用USB無線網卡之前，必須從網上下載支持AT76c503a的源碼重新編譯。

Busy Box是一套用于嵌入式系統中，簡化的系統工具命令的指令集。它具有跨平臺編譯使用的功能，并可以有效地降低對系統資源的需求，包含了近百種Linux標準工具程序，可以提供嵌入式系統基本的Linux指令、系統程序與開機程序，并可以用來建立一個基本的、最小化的、且可開機的Linux系統。編譯后的Busy Box程序放入到嵌入式系統中，僅占幾百KB的空間，并可以由所選的工具程序的數目多寡來增刪其容量大小。

3.1 移植與實現Web Server

這里采用BOA Web Server。移植步驟如下:

Step1:下載BOA源代碼，取得boa-0.94.13.tar.gz，并進行解壓縮。

Step2:產生Makefile，直接執行src/configure目錄。

Step3:修改Makefile修改gcc交叉編譯器路徑進行交叉編譯。

Step4:配置BOA

修改BOA源程序目錄src的boa.conf這個設置，并放到根目錄文件系統下的/etc/boa目錄，將boa系統設定修改如下:

Step5:將編譯好的boa可執行文件復制到/bin，啟動boa。

Step6: 編輯CGI腳本程序test.c，進行交叉編譯編譯為test.cgi，再將test.cgi復制加入到Root Filesystem下/www/cgi-bin/下。

3.2 建立Root Filesystem

移植完BusyBox后，嵌入式Linux下的常用命令、系統程序與主要開機程序皆設定完備后，接著就是Root Filesystem的建立，一個嵌入式Linux系統的映像文件系統包含了開機載入程序、Linux核心，以及Root Filesystem。其中根目錄系統因為所含的內容，也被稱為用戶區。

為了建立一個可讓核啟動并進入User Mode執行使用者應用程序，因此Root Filesystem整合Busybox工具程序、系統基礎庫、以及所包含的Web Server等，其主要目的是在建立一個基本小型Linux系統及相關的軟件，也是啟動系統正常運作所必備的開機系統文件，如圖2所示。

4 結論

本文主要討論了Mobile Web Server的設計和開發。結合嵌入式系統的開發與應用，成功移植實現了一個支持無線網絡Wi-Fi的Mobile Web Server嵌入式系統平臺，該系統可以用于實時監控等領域，具有較大的實用價值和應用前景。

參考文獻:

[1] Linux For Devices Articles[EB/OL].http://www.linuxfordevices.com/articles/AT3155773172.html.

[2] The ARM Instruction Set[M/CD].

[3] The Linux/Microcontroller project is a port of Linux to systems without a Memory Management Unit(MMU)[EB/OL].http://www.uclinux.org/.

[4] 周維，陳默.基于S3C2410的ARM開發平臺[J].電子技術，2004(7).

[5] 盛蕾.WiFi網絡研究及基于Linux的測試平臺的實現[D].上海:同濟大學，2007.

[6] 王傳啟，鄧文棟，金敏.工控系統中嵌入式Web服務器的設計與實現[J].計算機工程與應用，2002(10).

[7] 張曦煌，柴志雷.嵌入式Web服務器中CGI的特點及實現[J].小型微型計算機系統，2003(11).

[8] 付勝利，鐘方偉，傅仲逑.基于嵌入式Linux的HTTP代理服務器的研究[C]//2006北京地區高校研究生學術交流會——通信與信息技術會議論文集，2006.