嵌入式Linux系统中基于Web的远程监控系统的设计.pdf
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1、第3 7 卷第4 期2 0 0 9 年7 月河南师范大学学报(自然科学版)J o u r n a lo fH e n a nN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e)V 以3 7N o 4J u l y 2 0 0 9文章编号:1 0 0 0 2 3 6 7(2 0 0 9)0 4-0 0 3 9-0 3嵌人式L i n u x 系统中基于W e b 的远程监控系统的设计潘红,张同光(新乡学院计算机与信息工程学院,河南新乡4 5 3 0 0 3)摘要:介绍了在嵌入式L i n u x 操作系统下、基于W e b 的网络智
2、能设备监控系统的设计方案和软、硬件的实现,研究了嵌入式L i n u x 平台下动态W e b 技术的实现方法和C G I 程序的设计方法,实现了在嵌入式L i n u x 平台下利用B o a 作为W e b 服务器的远程在线监控系统,并给出了测试结果,成功实现了远程监控功能关键词:嵌入式;L i n u x;公共网关接口;B o a;远程监控;S Q L i t e中图分类号:T P 3 9 3文献标识码:A嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统连通性、网络化正在逐渐成为各类监控装置、现场仪器仪表以及家用智
3、能电器设计的发展方向嵌入式系统与I n t e r n e t 技术的结合是当今发展的趋势,如何将嵌入式产品与I n t e r n e t 连接,以便实现远程监控、自动报警、传送数据等功能已成为今天I T 界关注的热点通过嵌入在目标智能设备中的W E B 服务器,可以让操作者方便地获取远程数据,并实现对远程设备的监控本文讲述了基于A R M 9 平台的嵌入式L i n u x 系统中基于W e b 的远程监控系统的设计与实现嵌入式监控系统设计概述基于W e b 的远程监控系统基于A R M 9 硬件平台和嵌入式L i n u x 操作系统,采用嵌入式W e b 服务器乜1 对设备进行功能配置
4、,采用嵌入式数据库对监测数据进行采集、分析、存储嵌入式网络监控系统分客户端主机和现场嵌入W e b 服务器智能监控设备两部分,整个网络监控系统的结构如图1 所示现场嵌入式W e b服务器具有I n t e r n e t I n t r a n e t 功能客户端主机通过浏览器与W e b 服务器交互式处理数据,从而实现对网络智能设备的远程监控其中嵌入式w e b 服务器和监控端位于现场,监控端完成对目标环境参数(温度、浓烟、门窗关闭等数据)的检测,并将检测结果存人数据库,通过C G I 技术,监控人员通过网络,可了解目标环境情况系统采用B o a 作为嵌入式W e b 服务器,负责监听、接收
5、和分析用户请求,传送静态页面和调用后台C G l(C o m m o nG a t eI n t e r a c e)程序考虑到网络安全方面的因素,该系统采用了些必要的安全措施,比如身份验证、C G I 程序目录访问权限等远程监控(济览器现场监控端1现场监控端2现场监控端n 一现场监控端n图1 网络监控系统的结构2 系统的硬件组成本系统基于O K 2 4 4 0 I I 开发板设计,采用三星$3 C 2 4 4 0 A-4 0(A R M 9 2 0 T)微处理器,主频4 0 0M H z,S D R A M 是6 4M B,供系统运行时使用,N A N DF l a s h(K 9 F 1
6、2 0 8)是6 4M B,一个五线异步串行口,一个三线串口,波特率1 1 52 0 0b p s,一个1 0M 网最高口,采用C S 8 9 0 0 Q 3,一个2 0 芯M 1 _ l l t i I C E 标准J T A G 接口,支持S D T 2 5 1,A D S l 2 等调试,一个8 路1 0 位A D 转换器其硬件组成如图2 所示在硬件平台 3 3 加电后,加载程序负责对微处理器进行必要的设置、初始化内存加载内核映像并进行解压缩,启动内核,挂载文件系统,启动相关的服务进程,使嵌入式监控系统运行在具体设计中,硬件所需的设备驱动程序、网络功能支持等,都是通过编译L i n u
7、x 内核完成收稿日期:2 0 0 8 1 0 1 2基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划科技攻关项目(2 0 0 8 1 3 5 2 0 0 2 3)作者简介:潘红(1 9 6 2 一),女,河南新乡人,新乡学院副教授,研究方向:计算机网络、信息管理系统万方数据4 0河南师范大学学报(自然科学版)2 0 0 9 生3 嵌入式监测系统的软件设计整个系统软件结构如图3 所示,数据采集程序按照用户预先设定的参数周期性的下发查询命令,将监测结果写入S Q L i t e数据库,监控人员使用浏览器通过W e b 服务器(B o a)管理和维护系统网络服务程序由W e b 服务器和C G I 脚本程序两
8、部分组成:服务器通过监听8 0 端口,监听来自网络的用户请求,如有用户请求,则启动相应的C G I 脚本程序,将请求信息转化为服务器可以识别的数据格式,从S Q L i t e 数据库中读出所需的信息,再由C G I 程序将信息转化为W e b 浏览器能够识别的格式,作为H T T P 应答消息回送客户端显示C G I 脚本程序完成的功能主要包括:配置、查询设备相关信息及查询设备告警信息等本系统的C G I 采用C语言来编写3 1 嵌入式L i n u x 操作系统嵌入式L i n u x 具有可移植性强、稳定性高、优异的网络功能等优点本系统采用7 始化电路R S 2 3 2A G 接u1 转
9、换器N a n df?l a s h6 4f 以A M 拧f f J 帽*l(C S 8 9 0 0 0 3)圆图2 系统的硬件结构图蓁雾H 翌嚣筹H 譬导I=l 鋈警嵌入式i n u x 操f 1:系统图3 监测点嵌入式系统的软件结构2 6 1 8 版本的内核编译L i n u x 内核时,仔细选择该系统所需的功能模块,删除不需要的模块,最后得到的内核大小为1 9M B 左右3 2 交叉编译B o a由于嵌入式系统的处理器能力和存储器容量有限,本系统采用尽可能简单的嵌入式W e b 服务器,即B o a,能够实现H T T P l 1 协议的基本内容,支持C G I,支持认证,是一个单任务的
10、H T T P 服务器,B o a 体积小,只有几十k B 交叉编译工具使用的是a r m-l i n u x-g c c-3 4 1 1)下载B o a 源码包b o a 一0 9 4 1 3 t a r g z,解压后,在b o a-0 9 4 1 3 s r c 目录下运行#c o n f i g u r e 命令生成M a k e f i l e 文件2)修改M a k e f i l e 文件,其中:C R O S S _ C O M P I L E=u s r l o c a l a r m 3 4 1 b i n a r m-l i n u x-3)运行#m a k e 命令,生
11、成可执行程序b o a,运行#u s r l o e a l a r m 3 4 1 b i n a r m l i n u x-s t r i pb o a 命令删除调试信息3 3W e b 服务器的配置在e t c 目录下建立一个b o a 目录,里面放入B o a 的主配置文件b o a c o n f 另外,要将m i m e t y p e s 文件复制到e t c 目录下,该文件可以从L i n u x 主机的e t e 目录下复制调试时可以通过N F S 挂载,这样可以在主机上对这些文件进行修改,并且立刻在目标系统上生效b o a c o n f 的主要设置如下:P o r t8
12、 0在8 0 端口监听E r r o r L o g v a r l o g b o a e r r o r _ l o g错误日志A c c e s s L o g v a r l o g b o a a c c e s s _ l o g 访问日志D o c u m e n t R o o t v a r w w wH T M L 文件存放的根目录D i r e c t o r y I n d e xi n d e x h t m l设置目录的索引文件M i m e T y p e s e t c m i m e t y p e s设定媒体类型路径S c r i p t A l i a s
13、 c g i-b i n v a r w w w c g i b W 设置C G I 程序所在的目录将交叉编译好的可执行程序b o a 复制到目标板e t c b o a 下,执行#b o a&命令可以启动B o a 服务器3 4 嵌入式数据库的移植宿主机上,解压s q l i t e-3 6 3 t a r g z,对其进行交叉编译,在s q l i t e-3 6 3 b u i l d 一i n s t a l l 中生成3 个目录:b i n,有可执行文件s q l i t e 3,可放目标板上运行;i n c l u d e,有s q l i t e 3 h 与s q l i t e
14、 3 e x t h;l i b,有l i b s q l i t e 3 s o 0 8 6 动态库文件和l i b s q l i t e 3 a 静态库文件进入s q l i t e-3 6 3 b u i l d 一i n s t a l l l i b 目录,执行#a r f f l l i n u x-s t r i pl i b s q l i t e 3 S O 0 8 6 命令,去掉其中的调试信息进入s q l i t e-3 6 3 b u i l d 目录,执行#t a rc z v s q l i t e 3 t a r i n s t a l l 命令,然后将s q
15、l i t e 3 t a r 下载到目标板的m n t y a f f s 目录下,执行#t a rx z v fs q l i t e 3 t a r 命令,然后将m n t y a f f s 一i n s t a l l 目录改名为m n t y a f f s s q l i t e 3 5 8,该目录中有b i n,l i b,i n c l u d e3 个子目录及其中的文件进入目标板的m n t y a f f s s q l i t e 3 5 8 目录,依次执行如下命令设置环境变量,此时,就町以在目标板上运行s q l i t e 3 了e x p o r tL D-L I
16、 B R A R Y _ P A T H=m n t y a f f s s q l i t e 3 5 8 l i b:$L m L I B R A R Y P A T He x p o r tP A T H=m n t y a f f s s q l i t e 3 5 8 b i n:$P A T H3 5C G I 程序的设计万方数据第4 期潘红等:嵌入式L i n u x 系统中基于W e b 的远程监控系统的设计4 1C G I 定义了W e b 服务器与用户可访问的可执行程序之间的标准接口这些可执行程序被称为C G I 程序 4 ,它使浏览器和w e b 服务器之问具有交互性图4
17、 表明了本系统中浏览器、W e b 服务器和C G I 程序之间的关系,当客户通过浏览器访问w e b服务器时,浏览器与W e b 服务器建立T C P 连接,发送H T T P 请求,W e b 服务器收到H T T P 请求后,分析请求内容,如果为静态文档请求,则直接返回该请求的结果,如果是C G I 请求,则W e b 服务器把该请求通过环境变量、命令行参数或标准输入的方式传给指定的C G I 程序,同时接管这个C G I 程序的标准输出,C G I 程序进行相应的信息处理后,将处理结果以H T M L 形式的文件送到标准输出,W e b 服务器在C G I 程序输出的内容上附加一些头标
18、信息和状态行,然后把结果送回浏览器使用C 语言编写C G I 程序,内嵌h t m l 脚本,这样当执行C G I 程序时,即可完成对硬件的操作,又可将操作结果显示在网页C G I 程序用g e t c h a r()等函数获得用户提交的数据用p r i n t f()函数负责输出执行结果要以完整的H T M L 文件格式输出,比如一个C G I 文件中的输出语句如下:p r i n t f(C o n t e n t-t y p e:t e x t h t m l n n );第2 个”n,是必须的p r i n t f(”监控系统 温度 ”);注意:C G I 程序编译成功后,要将其移至B
19、 o a 所设置的v a r w w w e g i b i n 目录中,并将其后缀名改为“e g i”,属性改为“可执行”4 测试结果打开W e b 浏览器,在地址栏输入W e b 服务器的I P 地址,首先是身份验证网页,通过身份验证后,显示的某个监控信息网页如图5 所示5 结束语图4 浏览器、W e b H 务器和c G I 程序之间的关系图5 监控信息网页在嵌入式监控系统中,基于嵌入式L i n u x 平台,利用嵌入式W e b 服务器和嵌入式数据库对远程智能设备进行操作和管理是嵌入式监控系统的发展方向本文较详细介绍并设计了一个嵌入式L i n u x 系统中基于W e b 的远程监
20、控系统,可以看出,将嵌入式W e b 服务器与C G I 技术结合,使得对智能设备的监控和管理更加方便另外,为防止I n t e r n e t I n t r a n e t 的恶意攻击、破坏,保证系统稳定、可靠的运行,设计系统时还采用了一些必要的安全措施参考文献E l i 王辛辛陈云同如忠,等基于W e b 的机电设备远程监控系统的实现 J 计算机工程,2 0 0 5,3 1(2):2 3 1 2 3 3 2 李忠民,刘振兴可移植的嵌入式W E B 服务器软件设计口 微计算机信息2 0 0 7,2 3(1 2):9 3 9 5 3 3 杜辉,舒莲卿基于嵌入式W e b 服务器的网络设备测控
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