基于ARM處理器的嵌入式WEB服務器設計
2 WEB服務器軟件設計
2.1 Linux系統(tǒng)移植
本設計采用Linux作為操作系統(tǒng),Linux系統(tǒng)具有開放源碼、軟件資源豐富、內(nèi)核功能強大、性能高效、穩(wěn)定、可支持多種硬件平臺等特點。除此之外,Linux還具有完善的網(wǎng)絡通信功能,可支持TCP/IP等多種協(xié)議,而且Linux系統(tǒng)內(nèi)核中已經(jīng)緊密地集成了網(wǎng)絡功能并有大量的網(wǎng)絡應用程序,可為實現(xiàn)網(wǎng)絡通信提供有力的支持。Linux強大的網(wǎng)絡功能是選用其作為嵌入式web服務器軟件系統(tǒng)的一個重要原因。
一個嵌入式系統(tǒng)通??梢苑忠龑Ъ虞d程序、內(nèi)核、文件系統(tǒng)為3個層次。因此,Linux的系統(tǒng)移植也包括3個部分:即引導程序(BootLoa-der)移植、內(nèi)核移植和文件系統(tǒng)制作。
Bootloader (引導加載程序)是系統(tǒng)加電后運行的第一段代碼。它的運行時間非常短,但對于嵌入式系統(tǒng)來說。這是一個非常重要的系統(tǒng)組成部分,主要負責ARM硬件的初始化,設置Linux的啟動參數(shù),然后跳轉(zhuǎn)到Linux內(nèi)核啟動代碼的第一行語句引導Linux。本系統(tǒng)采用U-boot作為bootloader。U-Boot的全稱是Universal Boot Loader,是遵循GPL條款的開放源碼項目,它從FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步發(fā)展演化而來。
內(nèi)核是所有嵌入式Linux系統(tǒng)的核心軟件,內(nèi)核移植是一個比較復雜的任務,也是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中非常重要的一個過程。內(nèi)核移植一般包括內(nèi)核配置、編譯和內(nèi)核下載三大部分。移植過程的關(guān)鍵步驟如下:
(1)準備下載linux源碼
本設計選用的內(nèi)核版本是linux-26.22,然后通過解壓縮得到內(nèi)核源碼。同時在linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境下安裝交叉編譯器arm-linux-gcc。
(2)修改內(nèi)核代碼
修改內(nèi)核代碼主要是選定Linux內(nèi)核對處理器的支持和修改以及與外部設備相關(guān)的內(nèi)核代碼。首先在linux-2.6.22根目錄下修改Makefile文件,主要應當修改下面兩行內(nèi)容:
ARCH=arm;說明目標是ARM體系結(jié)構(gòu);
CROSS_COMPILE =/usr/local/arm/1.3.1/bin/aim-linux-gcc;設置為宿主機上交叉編譯工具鏈的絕對路徑。
除此之外。還需要修改與AT91SAM9263處理器相關(guān)的代碼,這些代碼集中在arch目錄中和include目錄下文件名以asm開頭的子目錄中。
(3)配置和編譯內(nèi)核
配置內(nèi)核選項是移植內(nèi)核過程中很重要的一步,主要是對內(nèi)核功能模塊進行選擇及參數(shù)設定。在內(nèi)核源代碼目錄下運行make menuconfig可對內(nèi)核進行配置,主要是載入AT91SAM9263參考開發(fā)板的默認配置,并在此基礎上進行相關(guān)的驅(qū)動選擇等。配置完成后,可保存退出配置菜單界面,然后在內(nèi)核源代碼目錄上輸入命令make,這樣。編譯完成后,就會生成uImage文件。
本設計所采用的文件系統(tǒng)是直接從網(wǎng)絡上獲取一個已經(jīng)生成的文件系統(tǒng),并在此基礎上進行添加和修改,最后形成自己的文件系統(tǒng)。在開發(fā)過程中,可利用Linux系統(tǒng)所提供的NFS服務,并通過網(wǎng)絡掛載文件系統(tǒng)進行系統(tǒng)調(diào)試。最后將Uboot映像文件、Linux內(nèi)核文件uImage、文件系統(tǒng)鏡像文件燒寫到NANDflash上相應的分區(qū)。
2.2 Web服務器的移植
Web服務器Boa是一個單任務的小型HTTP服務器,源代碼開放、性能優(yōu)秀,運行所需空間僅為140 KB左右。特別適合于在嵌入式系統(tǒng)中。本設計采用移植Boa的方法來實現(xiàn)嵌入式Web服務器部分,以滿足訪問網(wǎng)頁的要求,其主要移植過程如下:
首先是下載Boa源代碼。Boa web服務器的源代碼可以從http:∥www.boa.org下載,本文中的下載文件為:boa-0.94.13.tar.gz.
其次是安裝并編譯Boa源代碼,操作時可執(zhí)行以下命令:
#cd/home/
#tar zxvfboa.tar.gz
#cd boa/src
生成Makefile文件#./configure后,即可修改Makefile文件,找到CC=gcc,將其改成CC=armlinux-gcc;再找到CPP=gee-E,其將其改成CPP=arm-linux-gec-E,然后保存退出。
運行make進行編譯后,即可在boa/src目錄下生成Boa文件,該文件即為Boa Web服務器執(zhí)行文件。
勢頭應當配置Boa Web服務器。Boa啟動時將加載一個配置文件boa.conf。用戶可以根據(jù)自己的需要對boa.conf進行修改,但必須保證其它的輔助文件和設置必須與boa.conf里的配置相符,否則,Boa就不能正常工作。Boa源碼boa-0.94.13目錄下已有一個示例文件boa. conf位于boa/example下面,可以根據(jù)需要在其基礎上進行修改。然后將修改好的配置文件Boa.conf存放于嵌入式系統(tǒng)根文件/etc/boa目錄下。
最后就是測試Boa的運行。在re文件中執(zhí)行:#ifconfig eth0 192.168.0.1命令給嵌入式Web服務器配置IP。并通過IE瀏覽器連接到運行Boa的嵌入式系統(tǒng)http:∥192.168.0.1/,這樣,就可以訪問到之前放置的index頁面了。
3 結(jié)束語
本設計以AT9lSAM9263為核心,在此基礎上給出了一個web服務器。并在硬件方面設計了一個嵌入式系統(tǒng),該系統(tǒng)包括網(wǎng)絡接口、AD卡接
口、USB接口等各種外設。文中還在網(wǎng)絡接口的基礎上,給出了將Linux移植到硬件平臺,并最終移植web服務器的實現(xiàn)方法。這種方法通過頁
面訪問的測試,結(jié)果表明,本系統(tǒng)運行穩(wěn)定,且訪問速度正常。
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