可移植的嵌入式WEB服務(wù)器軟件設計

引言

隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式WEB服務(wù)器技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程控制、環(huán)境監測以及遠程數據采集等方面得到了廣泛的應用，通過(guò)嵌入在目標設備中的WEB服務(wù)器，可以非常方便地獲取遠程數據，并實(shí)現對遠程設備的干預，達到對遠程現場(chǎng)進(jìn)行監視和控制的目的。在實(shí)際系統中，遠程設備往往千差萬(wàn)別，為了在這些目標設備中構建WEB服務(wù)器，必須針對不同的系統編寫(xiě)相應的WEB服務(wù)器代碼，通過(guò)采用基于操作系統適配層的中間件技術(shù)，可以很好的解決WEB服務(wù)器軟件在不同系統之間的移植問(wèn)題，同時(shí)改善軟件的可維護性。

1、嵌入式軟件的可移植問(wèn)題

可移植性主要指把同一軟件放置到不同系統平臺（如不同的硬件平臺或操作系統）并使之正常運行的難易程度，可移植性有時(shí)候被表述為跨平臺性，軟件的可移植性主要涉及到上面提到的軟硬件運行環(huán)境。開(kāi)發(fā)出來(lái)的程序，如果不用修改或只需極少量的修改便能在其它種類(lèi)的計算機上運行，就是可移植性好的程序。在當今的軟件設計中，為了在不同的產(chǎn)品線(xiàn)上重復使用相同的代碼，經(jīng)常需要將代碼從一個(gè)平臺移植到另一個(gè)平臺，這種代碼的重復利用非常重要，因為它可以縮短軟件開(kāi)發(fā)和測試的周期，同時(shí)還能減少后期的維護工作。

計算機軟件的運行環(huán)境有兩個(gè)方面——硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。硬件環(huán)境主要涉及計算機的硬件體系結構，比如X86體系結構、ARM體系結構、MIPS體系結構等，不同的體系結構其指令系統、中斷處理、寄存器組織、總線(xiàn)讀寫(xiě)等都存在一定的差別；軟件環(huán)境指的是軟件依賴(lài)的操作系統。嵌入式應用需求多樣，操作系統種類(lèi)也非常豐富，常見(jiàn)的有 VxWorks、Nucleus、WinCE、Linux/uClinux、eCos、uC/OS-II、ThreadX、Hopen和Delta等，不同的操作系統都會(huì )提供一些系統服務(wù)，比如任務(wù)創(chuàng )建和管理、任務(wù)間件通訊等，但各個(gè)操作系統在具體實(shí)現時(shí)會(huì )存在一些差異，其對外提供的系統服務(wù)接口也有不同，比如創(chuàng )建任務(wù)的系統調用：VxWorks為taskSpawn，Nucleus為NU_Create_Task，為了編寫(xiě)具有最廣泛適應性的可移植代碼，開(kāi)發(fā)人員必須注意到這些差異，并且采取適當的策略，來(lái)開(kāi)發(fā)具有良好可移植性的軟件，使用一個(gè)稱(chēng)為操作系統適配層的中間件可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。

中間件（Middleware）是位于平臺（硬件、操作系統）和應用程序之間的一組通用服務(wù)，這些服務(wù)具有標準的程序接口和協(xié)議，針對不同的操作系統和硬件平臺，它們可以有符合接口和協(xié)議規范的多種實(shí)現?；谥虚g件模型，需要對軟件模塊進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的重構：界面與功能模塊分離，在模塊化的軟件中，界面要求以獨立的模塊出現，它與功能模塊之間可以根據具體的情況采用API調用或者消息等通訊機制來(lái)進(jìn)行交互，這樣在進(jìn)行界面修改時(shí)可以不修改軟件的其他部分；同時(shí)功能模塊不直接調用操作系統的服務(wù)函數，而是調用中間件提供的處理函數，通過(guò)中間件實(shí)現與操作系統、硬件以及人機界面之間的交互，這樣整個(gè)軟件的框架就變成如下結構：

基于中間件的軟件結構圖