基于ARM简单嵌入式WEB服务器系统的设计说明.docx

工程实践教学环节是为了学生能够更好地巩固和实践所学专业知识而设置的，在本次工程实践中，我们以ARM体系结构与编程课程中所学知识为基础，对基于ARM的简单嵌入式WEB服务器系统进行了简单设计。本设计利用ARM自带的WEB服务器技术，来实现对嵌入式WEB服务器系统的控制设计。该技术基于WEB服务器之上，且用嵌入式WEB服务器来实现对于网络的访问。本设计说明重点介绍了如下几方面的容：1)基于嵌入式WEB服务器的协议；12)Linux下的Signal()函数的使用；3)嵌入式WEB服务器的工作原理：4)ARM开发板上的SOCKET网络编程。关使词：ARM体系；嵌入式WEB服务器；协议；SOCKET网络编程。第一章绪论31.1 课题简介31.2 设计目的31.3 设计容31.4 设计用途3第二章嵌入式WEB服务器设计原理简介42.1 需求说明42.2 功能需求详细说明42.3 数据流图（DFD）52.4 数据需求6第三章嵌入式WEB服务器设计流程63.1 系统结构图63.2 整体结构图说明63.3 连接处理模块73. 4功能分配7第四章嵌入式WEB服务器设计程序分析与实践93.1 程序设计94. 2程序分析105. 3实验步骤1416参考文献第一章绪论1.1 课题简介随着后PC时代的到来，嵌入式系统技术已经成为了一个万众瞩目的焦点。目前已广泛应用于信息家电、数据网络、工业控制、医疗卫生、航空航天等众多领域。巨大的市场潜力，无穷的商机，吸引了各路英豪纷踵沓来。ARM单片机技术由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中，电流、电压、温度、压力和流量也都是常用的被控参数。ARM单片机控制嵌入式WEB服务器系统，是利用ARM作为系统的主控制器，由IinUX下的Vi编程，来实现对于嵌入式WEB服务器的访问。本设计采用ARM技术，其具有集成度高，运算快速快，体积小、运行可靠，价值低廉的特点，适宜于绝大多数的控制过程。鉴于这样的重要性，我们打算设计一种基于ARM的嵌入式服务器系统。1.2 设计目的通过本次工程实践，运用ARM体系结构与编程所学知识与查阅相关资料，完成嵌入式WEB服务器的设计，达到理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计能力的目的。通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于ARM的设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。1.3 设计容熟知嵌入式WEB服务器的工作原理、SOCKET网络编程。使用RedhatLinux9.0操作系统环境与ARM编译器，编译WEB服务器的驱动模块和应用程序，实现嵌入式WEB服务器的设计。1.4 设计用途学习使用SOCKET进行通讯编程的过程，了解一个实标的网络通讯应用程序整体设计，读懂D.C源代码。在此基磔上增加一些其他功能。在PC计算机上使用浏览器测试嵌入式WEB服务器的功能。第二章嵌入式WEB服务器设计原理简介2. 1需求说明获取服务器当前目录文件列表/图2.1嵌入式WEB服务器需求说明2.1 功能需求详细说明D获取服务器当前目录文件列表将服务器当前目录下所有文件的信息发送给客户端，信息包括：文件名、大小、日期。2）获取指定文件将客户请求的文件发送给客户。3）获取HTML类型文件将客户请求的HTML类型文件发送给客户。4）获取纯文本文件将客户请求的纯文本发送给客户。5）获取JPG图像文件将客户请求的JPG图像文件发送给客户。6）获取GIF图像文件将客户请求的GIF图像文件发送给客户。7）解析用户请求分析客户的请求，将请求信息解析为几个变量，包括：请求的命令、请求的文件名、请求的文件类型。2.2 数据流图（DFD）图2.2数据流图（DFD）2.3 数据需求回应协议数据头格式要求，如表2.1所示：表2.1协议数据头格式行号字段容举例1状态行/1.0200OK2文件类型Content-type:text/html3服务器信息Server：ARMLinu-d0.2.44是否过期Expires:0第三章嵌入式WEB服务器设计流程3. 1系统结构图 主程序 MAlNIk1、环境设置、2、建。.侦听SOeKET及客户连接处 理调用主循环(发送GlF文件客户连*处理I1力/发送JPG文件 、i/I、/ “ ' - / 发送文本文件I / /i-解析客户请小HT吵哑L一 :5J1 L I发送HTML文”/ / L 上 1/ 、7发送当前史.息发送HnPi办议数据头f>)7一/Z图3.1系统结构图3.2整体结构图说明主程序：建立TCP类型SOCKET在80端口进行监听连接请求。接收到连接请求，将请求传送给连接处理模块处理。并继续进行监听。3. 3连接处理模块1. .2连接处理模块3. 4功能分配D发送当前目录文件列表信息将服务器当前目录下所有文件的信息发送给客户端，信息包括：文件名、大小、日期。2）发送HTML类型文件将客户请求的HTML类型文件发送给客户。3）发送纯文本文件将客户请求的纯文本发送给客户。4）发送JPG图像文件将客户请求的JPG图像文件发送给客户。5）发送GlF图像文件将客户请求的GIF图像文件发送给客户。6）解析客户请求协议头分析客户的请求，包括：1 .空格处理2 .解析客户请求命令3 .解析客户请求的资源名4 .解析客户请求的资源类型。7）客户连接处理解析Referrer和COntent_length字段值并调用客户请求解析函数。8）发送协议数据头根据发送文件类型发送相应的协议头信息。用于写入用于写入目用于写入文用于写入文第四章嵌入式WEB服务器设计程序分析与实践4. 1程序设计4.1.1、 接口设计客户连接处理函数名：intHandIeConnect(intfd)参数：客户连接文件描述字4.1.2、 解析客户请求函数名：intParseReq(FILE*f,char*r)参数：参数1:文件流FlLE结构指针，用于表示客户连接的文件流指针。参数2：字符串指针，待解析的字符串。4.1.3、 发送协议数据头函数名：irrtPrintHeader(FILE*f,intcontent_type)参数：参数1:文件流FlLE结构指针，用于表示客户连接的文件流指针。协议数据头信息。参数2：信息类型，用于确定发送的协议数据头信息。4.1.4、 发送当前目录文件列表信息函数名：intDoDir(FILE*f,char*name)参数：参数1:文件流FlLE结构指针，用于表示客户连接的文件流指针。录文件信息数据。参数2：目录名，表示客户请求的目录信息。4.1.5、 发送HTML文件容函数名：intDoHTML(FILE*f,char*name)参数：参数1:文件流FlLE结构指针，用于表示客户连接的文件流指针。件信息数据。参数2：客户请求的文件名。4.1.6、 发送纯文本(TXT)文件容函数名：irrtDoText(FILE*f,char*name)参数：参数1:文件流FILE结构指针，用于表示客户连接的文件流指针。件信息数据。参数2：客户请求的文件名。4.1.7、 发送JPEG图像文件容函数名：intDoJpegCFILE*f,char*name)用于写入文用于写入文参数：参数1:文件流FlLE结构指针，用于表示客户连接的文件流指针。件信息数据。参数2：客户请求的文件名。4.1.8、 发送GIF图像文件容函数名：intDoGif(FILE*f,char*name)参数：参数1:文件流FILE结构指针，用于表示客户连接的文件流指针。件信息数据。参数2：客户请求的文件名。4.2程序分析4.2.1、 主程序设计1)功能说明系统的总入口，也是系统的主要控制函数。分别完成如下功能：建立环境设置。设置信号处理方式。建立侦听TCP流方式SOCKET并绑定80端口。建立连接侦听与客户连接处理调用主循环。2)算法流程图算法流程图如图4.1所示：图4.1主程序数据流程图3）命令行输入处理用户在命令行输入参数T,则将客户输入文件描述字设为0,即标准输入。用于在本机进行测试。其他输入全部忽略。4.2.2、 客户连接处理模块设计1）功能说明用于初步处理客户的连接请求，并将请求信息传递给客户请求解析函数处理。2）算法算法流程图如图2.2所示：打开文件描述字，并建，工文件描述符读取连接信息,获取皿士字段信息、赋值给Refferelr全局变？'i.'：cnren-r_le:：£.:?.l.<zu,1ll.遍用客户访求,解析模块）图4.2客户连接处理模块数据流程图4.2.3、 客户请求解析处理模块设计1）功能说明用于解析客户的请求，并根据请求信息调用相应的函数进行请求处理。2）算法算法流程图如图2.3所示:图4.3客户请求解析处理模块数据流程图4.2.4、 发送协议数据头模块设计1)功能说明根据参数的不同，发送不同的协议头信息。2)算法函数定义为：intPrintHeader(FILE*f,intcontent_type)发送请求成功信息：/1.0200OK0口根据文档类型发送相应的信息：fprintf(),函数中的第一个参数f为客户连接文件流句柄。switch(content_type)case,t,:fprintf(f,"Content-type：text/pIainn")；break;case'g,:fprintf(f,"Content-type：image/gifn");break;case,j':fprintf(f,"Content-type：imagejpegn")；break;case'h,:fprintf(f,"Content-type：text/htmln");break;)发送服务器信息：fprintf(f,"Server：AMRLinux-d0.2.4n")；发送文件过期为永不过期:fprintf(f,"Expires：0n,');1.1.1、 骤1.1.2、 3.1、阅读理解源码进入/arm2410s/exp/basic/09_d目录，使用Vi编辑器或其他编辑器阅读理解源代码1.1.3、 编译应用程序运行make产生可执行文件drootzxt/#cdarm241Os/exp/basic/09_d/rootzxt09_d#makearmv4-unknown-inu-gcc-DD_DOCUMENT_ROOT="mntyaffs"-c-od.od.carmv4-unknown-inu-gcc-DD_DOCUMENT_ROOT="mntyaffs,-c-ocopy.carmv4-unknown-inu-gcc-o./bin/dd.ocopy,o-Ipthreadarmv4-unknown-inu-gcc-odd.ocopy,o-Ipthreadrootzxt09_d#Iscopy.cdocdd.oMakefiIecopy,oGoogled.cindex.htmlMakefiIe.bak1.1.4、 下载调试使用NFS服务方式将D下载到开发板上，并拷贝测试用的网页进行调试，本例中用的是index测试网页。mntyaffscdhostexpbasic/09_d/hostexpbasic/09_d./dstartingd.pressqtoquit.waitforconnection.1.1.5、 本机测试在台式机的浏览器中输入：/192.168.0.111（111为UP-AMR2410-S实验板的IP地址），观察在客户机的浏览器中的连接请求结果（如图4.4）和在开发板上的服务器的打印信息。图4.4IE显示结果参考文献1杜春雷，ARM体系结构与编程M.清华大学，2003,22梅丽凤等，单片机原理与接口技术（修订本）M.北方交通大学，2004,23王洪辉，嵌入式系统LinUX核开发实战指南（ARM平台）M.电子工业，2009,34宁，ARM开发工具ReaIViewMDK使用入门M.航空航天大学，2008,35王福瑞等.单片机微机测控系统设计大全IM）.航空航天大学，1999.3