關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)linux boa cgi gpio

1 概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，越來(lái)越多的信息化產(chǎn)品需要接入互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)web頁(yè)面進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)。嵌入式web系統(tǒng)提供了一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的互聯(lián)網(wǎng)嵌入式接入方案。這里結(jié)合一種嵌入式web server boa來(lái)介紹嵌入式linux系統(tǒng)下的cgi程序設(shè)計(jì)技術(shù)。

2 web server boa的實(shí)現(xiàn)與配置

2.1 uclinux下，主要有三個(gè)web server:httpd、thttpd和boa。httpd是最簡(jiǎn)單的一個(gè)web server,它的功能最弱，不支持認(rèn)證，不支持cgi。thttpd和boa都支持認(rèn)證、cgi等，功能都比較全。boa是一個(gè)單任務(wù)的小型http服務(wù)器，源代碼開(kāi)放、性能優(yōu)秀，特別適合應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中。目前的uclinux的代碼中已經(jīng)包含boa的源代碼。在uclinux下實(shí)現(xiàn)boa，只需要對(duì)boa做一些配置和修改。以下是配置的過(guò)程。

（1）編譯boa到內(nèi)核

首先，需要把boa編譯到內(nèi)核，即執(zhí)行make menuconfig，在應(yīng)用程序選單中network application項(xiàng)下面選擇boa。該操作需要重新編譯內(nèi)核。

（2）編制配置文件boa.conf

在linux操作系統(tǒng)下，應(yīng)用程序的配置都是以配置文件的形式提供的，一般都是放在目標(biāo)板/etc/目錄下或者/etc/config目錄下。但boa的配置文件boa.cont一般都旋轉(zhuǎn)在目標(biāo)板/home/httpd/目錄下。

例如，一個(gè)典型的boa.conf文件格式如下：

servername samsung-arm

documentroot/home/httpd

sc-riptalias/cgi-bin/home/httpd/cgi-bin/

sc-riptalias/index.html/home/httpd/index.html

它指定了html頁(yè)面必須放到/home/httpd目錄下，cgi外部擴(kuò)展程序必須放到/home/httpd/cgi-bin目錄下。

（3）編譯燒寫(xiě)內(nèi)核

重新編譯內(nèi)核后，通過(guò)燒寫(xiě)工具燒寫(xiě)內(nèi)核，就可以在pc上通過(guò)ie瀏覽器訪問(wèn)開(kāi)發(fā)板上的web server。例如，輸入開(kāi)發(fā)板的ip地址http://192.168.0.101，即可訪問(wèn)到自己做的網(wǎng)頁(yè)index.html了。并且，通過(guò)編寫(xiě)cgi外部擴(kuò)展程序，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)web技術(shù)，下面將詳細(xì)介紹。

2．2 具有mmu平臺(tái)的linux下b0a的實(shí)現(xiàn)與配置

對(duì)于有mmu（內(nèi)存管理單元）的平臺(tái)，如armlinux和ppclinux，可以到網(wǎng)上下載一個(gè)主流版本的boa發(fā)行包。因?yàn)槭沁\(yùn)行在目標(biāo)系統(tǒng)，所以要用交叉編譯工具編譯，即需要修改boa/src/makefile里面的編譯器。例如：

cc=/linuxppc/cdk/bin/powerpc-linux-gcc

cpp=/linuxppc/cdk/bin/powerpc-linux-g++

然后直接在boa/src目錄下執(zhí)行make，即可生成boa可執(zhí)行文件；將其編譯入內(nèi)核，并燒寫(xiě)到存儲(chǔ)設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)boa服務(wù)器。

3 cgi程序設(shè)計(jì)技術(shù)

cgi（common gateway interface）是外部應(yīng)用擴(kuò)展應(yīng)用程序與www服務(wù)器交互的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。按照cgi標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)的外部擴(kuò)展應(yīng)用程序可以處理客戶端瀏覽器輸入的數(shù)據(jù)，從而完成客戶端與服務(wù)器的交互操作。而cgi規(guī)范就定義了web服務(wù)器如何向擴(kuò)展應(yīng)用程序發(fā)送消息，在收到擴(kuò)展應(yīng)用程序的信息后又如何進(jìn)行處理等內(nèi)容。通過(guò)cgi可以提供許多靜態(tài)的html網(wǎng)頁(yè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，比如搜索引擎、基于web的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)等等。

3．1 工作原理

（1）www和cgi的工作原理

http協(xié)議是www的基礎(chǔ)，它基于客戶/服務(wù)器模型，一個(gè)服務(wù)器可以為分布在網(wǎng)絡(luò)中處的客戶提供服務(wù)；它是建立在tcp/ip協(xié)議之上的“無(wú)連接”協(xié)議，每次連接只處理一個(gè)請(qǐng)求。在服務(wù)器上，運(yùn)行產(chǎn)著一個(gè)守護(hù)進(jìn)程對(duì)端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，等待來(lái)自客戶的請(qǐng)求。當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，將創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程為用戶的連接服務(wù)。根據(jù)請(qǐng)求的不同，服務(wù)器返回html文件或者通過(guò)cgi調(diào)用外部應(yīng)用程序，返回處理結(jié)果。服務(wù)器通過(guò)cgi與外部程序和腳本之間進(jìn)行交互，根據(jù)客戶端在進(jìn)行請(qǐng)求時(shí)所采取的方法，服務(wù)器會(huì)收集客戶所提供的信息，并將該部分信息發(fā)送給指定的cgi擴(kuò)展程序。cgi擴(kuò)展程序進(jìn)行信息處理并將結(jié)果返回服務(wù)器，然后服務(wù)器對(duì)信息進(jìn)行分析，并將結(jié)果發(fā)送回客戶端。

外部cgi程序與www服務(wù)器進(jìn)行通信、傳遞有關(guān)參數(shù)和處理結(jié)果是通過(guò)環(huán)境變量、命令行參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)輸入來(lái)進(jìn)行的。服務(wù)器提供了客戶端（瀏覽器）與cgi擴(kuò)展程序之間的信息交換的通道。cgi的標(biāo)準(zhǔn)輸入是服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出，而cgi的標(biāo)準(zhǔn)輸出是服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸入?？蛻舻恼?qǐng)求通過(guò)服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出傳送給cgi的標(biāo)準(zhǔn)輸入，cgi對(duì)信息進(jìn)行處理后，將結(jié)果發(fā)送到它的標(biāo)準(zhǔn)輸入，然后由服務(wù)器將處理結(jié)果發(fā)送給客戶端。

（2）url編碼

客戶端瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)采用編碼的形式進(jìn)行。該編碼就是crl編碼。編碼的主要工作是表單域的名字和值的轉(zhuǎn)義，具體的做法為：每一對(duì)域和值里的空格都會(huì)被替換為一個(gè)加號(hào)（+）字符，不是字母或數(shù)字的字符將被替換為它們的十六進(jìn)制數(shù)字形式，格式為%hh。hh是該字符的ascii十六進(jìn)制值。<br>標(biāo)簽將被替換為“%0d%0a”。

信息是按它們?cè)诒韱卫锍霈F(xiàn)的順序排列的。數(shù)據(jù)域的名字和數(shù)據(jù)域的值通過(guò)等號(hào)（=）字符連在一起。各對(duì)名/值再通過(guò)“&”字符連接在一起。經(jīng)過(guò)這些編碼處理之后，表單信號(hào)就整個(gè)成為一個(gè)連續(xù)的字符流，里面包含著將被送往服務(wù)器的全部信息。

因?yàn)楸韱屋斎胄畔⒍际墙?jīng)過(guò)編碼后傳遞給腳本程序的，所以cgi擴(kuò)展程序在使用這些參數(shù)之前必須對(duì)它們進(jìn)行解碼。

3．2 cgi外部擴(kuò)展程序編制

服務(wù)器程序可以通過(guò)三種途徑接收信息：環(huán)境變量、命令行和標(biāo)準(zhǔn)輸入。具體使用哪一種方法要由<form>標(biāo)簽的method屬性來(lái)決定。

在“method=get”時(shí)，向cgi程序傳遞表單編碼信息的正常做法是通過(guò)命令來(lái)進(jìn)行的。大多數(shù)表單編碼信息都是通過(guò)query_string的環(huán)境變量來(lái)傳遞的。如果“method=post”，表單信息將通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輸入來(lái)讀取。還有一種不使用表單就可以向cgi傳送信息的方法，那就是把信息直接追回在url地址后面，信息和url之間用問(wèn)號(hào)（？）來(lái)分隔。

下面結(jié)合web遠(yuǎn)程監(jiān)控arm芯片的gpio（通用輸入/輸出）的應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)介紹。

（1）get方法

get方法是對(duì)數(shù)據(jù)的一個(gè)請(qǐng)求，被用于獲得靜態(tài)文檔。當(dāng)使用get方法時(shí)，cgi程序?qū)?huì)從環(huán)境變量query_string獲取數(shù)據(jù)。為了處理客戶端的請(qǐng)求，cgi必須對(duì)query_string中的字符串進(jìn)行分析。當(dāng)需要從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)并且不改變服務(wù)器上的數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該選用get方法；但是如果請(qǐng)求中包含的字符串超過(guò)了一定長(zhǎng)度，一般是1024字節(jié)，那么就只能選用post方法。get方法通過(guò)附加在url后面的參數(shù)發(fā)送請(qǐng)求信息。這些參數(shù)將被放在環(huán)境變量query_string中傳給cgi程序。get方法的表單格式和cgi解碼程序可以參考post方法的實(shí)現(xiàn)。

（2）post方法

當(dāng)瀏覽器將數(shù)據(jù)從一個(gè)填寫(xiě)的表單傳給服務(wù)器時(shí)一般采用post方法，而且在發(fā)送的數(shù)據(jù)超過(guò)1024字節(jié)時(shí)也必須采用post方法。當(dāng)使用post方法時(shí)，web服務(wù)器向cgi程序的標(biāo)準(zhǔn)輸入stdin傳送數(shù)據(jù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度存在環(huán)境變量content_length中，并且，post方法的數(shù)據(jù)格式為：

variable1=value1&variable2=value2&etc

cgi程序必須檢查request_method環(huán)境變量以確定是否采用了post方法，并決定是否要讀取stdin。post方法在html文檔中定義的表單如下：

<form method=post action="/cgi-bin/cgi_gpio.cgi">

<input type="radio"name=rb value="0">operate p0<br>

<input type="radio"name=rb value="1">operate p1<br>

<input type="radio"name=rb value="2">operate p2<br>

<input name="ok"type=submit value="ok"><input>

name="cancel"type=reset value="reset"></form>

它調(diào)用的服務(wù)器腳本程序是/cgi/bin/cgi_gpio.cgi。cgi擴(kuò)展程序中form表單的解碼可參考如下程序：

/＊function getpostvars＊/

char ＊＊getpostvars(){

int i;

int content_length;

char ＊＊postvars;

char ＊postinput;

char ＊＊pairlist;

int paircount=0;

chr ＊nvpair;

char ＊eqpos;

postinput=getenv("content_length");//獲取傳送給程序數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)

if(!postinput)

exit();

if(!content_length=atoi(postinput))) //獲取信息長(zhǎng)度

exit(1);

if(!(postinput=(char＊)malloc(content_length+1)))

exit(1);

if(!fread(postinput,content_length,1,stadin))

exit(1);

postinput[content_length]="0";

for(i=0;postinput[i];i++)

if(postinput[i]=="+")

postinput[i]=""; //對(duì)加易進(jìn)行處理

pairlist=(char ＊＊)malloc(256＊sizeof(char ＊＊));

paircount=0;

nvpair=strtok(postinput,"&");//從出現(xiàn)“&”字符的位置把信息分段，然后對(duì)結(jié)果依次處理

while (nvpair){

pairlist[paircount++]=strdup(nvpair);

if(!(paircount%256))

pairlist=(char＊＊)realloc(pairlist,(paircount+256)＊sizeof(char＊＊));

nvpair=strtok(null,"&");

}

pairlist[paircount]=0;

postvars=(char＊＊)malloc((paircount＊2+1)＊sizeof(char ＊＊));

for(i=0;i<paircount;i++){

if(eqpos=strchr(pairlist[i],"=")){

＊eqpos="0";

unescape_url(postvars[i＊2+1]=strdup(eqpos+1));//調(diào)用unescape_url函數(shù)繼續(xù)解碼

}else{

unescape_url(postvars[i＊2+1])=strdup(""));

}

postvars[paircount＊2]=0;

for(i=0;pairlist[i];i++)

free(pairlist[i]);

free(pairlist);

free(postinput);

return postvars;

}

其中，unescape_url函數(shù)再調(diào)用x2c函數(shù)，把（不是字節(jié)或數(shù)字的