3 人機交互子系統(tǒng)-WEB服務器設計

　　由于嵌入式設備的硬件資源一般都比較有限，不能同時處理多個用戶的請求。因此，在WEB服務器的選取方面，選擇一些專為嵌入式設備而開發(fā)的WEB服務器。這些服務器具有占用內存空間低、處理效率高、安全性高等優(yōu)點，相當適合嵌入式應用領域。另一方面，在實際的應用當中，由于互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，3G網(wǎng)絡的到來，每個人都希望可以通過手上的手持式設備來訪問控制自己的物聯(lián)網(wǎng)設備，使用一個輕量級的WEB服務器當作訪問控制服務器，可以相當出色地完成任務。

　　3.1 服務器工作原理

　　嵌入式WEB服務器的體系結構采用B/S架構，也即由服務端和客戶端構成。在此架構上，將會通過以下幾個步驟來與WEB服務器互相通信。

　　（1）在客戶端的瀏覽器（Browser）輸入WEB服務器的IP地址;

　?。?）客戶端首先通過TCP發(fā)起建立連接請求，然后服務器通過認證后，確認請求合法后立即建立連接。在這個過程中，采用的是TCP/IP協(xié)議的“三次握手”方式建立連接的;

　?。?）通過TCP/IP建立連接后，瀏覽器再用HTTP協(xié)議發(fā)出HTTP請求;

　?。?）當服務器端接收到HTTP請求后，對其進行解析等操作，然后根據(jù)不同的處理結果服務器再執(zhí)行相應的返回操作。

　?。?）客戶端收到服務器的返回結果后，解析HTML數(shù)據(jù)包，然后將之顯示在瀏覽器上。

　　3.2 Boa WEB服務器的移植

　　Boa 是一個處理單任務的WEB服務器。也就是說只有在完成一個請求后才能響應另外一個連接請求，雖然無法實現(xiàn)并發(fā)響應，但是已經(jīng)足夠應付嵌入式的應用處理了。另外，Boa也是一個相當輕量級的WEB服務器，交叉編譯所得到的可執(zhí)行文件只有60kB左右。出于設計的精簡和應用需求，Boa僅支持CGI。

　　在WWW.boa.org上下載boa的源代碼。通過以下步驟完成其交叉編譯：

　　#tar—bx*** boa-0.94.1 3.tar. gz

　　#cd./boa-0.94.13/src

　　#./configure

　　#vi./Makefile

　　修改CC=gcc為CC=arm-unknownlinux-gcc，CPP=gcc -E為CPP=arm-unknownlinux-cpp -E，保存退出。執(zhí)行如下命令：

　　#make

　　#arm-linux-strip./boa

　　得到能在arm平臺下的可執(zhí)行文件boa，大小只有60KB

　　將可執(zhí)行文件Boa下載到嵌入式設備后，還需對其進行一些配置。首先需要在/etc/boa目錄下建立一個boa配置文件boa.conf。表1為Boa配置文件部分配置說明：

　　表1 Boa配置文件配置參數(shù)說明

　　3.3 通用網(wǎng)關接口CGI

　　CGI是通用網(wǎng)關接口的簡稱。該接口定義了WEB服務器和其他可執(zhí)行程序之間的通信接口標準。一般這些可執(zhí)行程序我們也簡稱為CGI程序。在客戶端瀏覽器上面，可以請求執(zhí)行CGI程序，并會附帶傳送的參數(shù)。當服務器收到此請求后，執(zhí)行對應的CGI程序，與此同時，會把來自客戶端的傳輸傳遞給CGI程序。在服務器和CGI程序之間，他們足利用標準輸入輸出來實現(xiàn)參數(shù)傳遞和信息返回的。

　　在本物聯(lián)網(wǎng)服務器的設計當中，CGI程序不僅僅與WEB服務器通信，它還需要和守護程序進行通信。由于守護程序是負責連接外圍設備，并與之通信的，所以可以通過CGI程序來對外圍設備進行通信。通過這樣的通信過程實現(xiàn)了客戶端與物聯(lián)網(wǎng)設備終端的交互。其通信過程如下：

　　（1）客戶端利用TCP/IP協(xié)議和WEB服務器建立連接;

　?。?）客戶端利用HTTP協(xié)議發(fā)出URL指向一個CGI程序的請求;

　?。?）服務器收到請求后，執(zhí)行對應的CGI程序;

　　（4）CGI應用程序執(zhí)行，可以通過讀取標準輸入或環(huán)境變量（QUERY STRING）獲取來自客戶端的參數(shù);

　　（5）應用程序利用進行標準輸出方式來輸出返回結果給WEB服務器。

　?。?）WEB服務器將結果傳送給客戶端，完成整個請求返回過程。

　　3.4 網(wǎng)絡應用程序的訪問與控制

　　網(wǎng)站的訪問和控制使用JavaScript語言，調用jQuery類庫和利用AJAX技術，實現(xiàn)動態(tài)顯示頁面的效果。而頁面的參數(shù)傳遞和CGI反饋都是使用JSON數(shù)據(jù)格式。

　　JSON即JavaScript Object Notation，它是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式。本設計使用JSON數(shù)據(jù)格式中的”名稱/值”對的集合為基本數(shù)據(jù)結構，它作為頁面與CGI程序之間的參數(shù)傳遞和運算結果返回的數(shù)據(jù)格式?；靖袷饺缦拢?/p>

　　{device：“value”，model：“value”，type：“value”，data：“Value”}

　　利用jQuery類庫，每隔1 s中通過請求。/cgi-bin/web_cgi。得到請求結果作為當前狀態(tài)。

　　4 總結

　　本文實現(xiàn)了一個基于ARM-Linux平臺的通用物聯(lián)網(wǎng)服務器的設計，本設計可以為用戶提供通過WEB頁面對物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集的實時監(jiān)測和控制功能，具有較好的實用意義。下一步將繼續(xù)完善系統(tǒng)的功能，如：增加對更多傳感器的支持，系統(tǒng)如何更方便地應用于不同的領域等，系統(tǒng)的安全性也有待完善。