可移植的嵌入式WEB服務(wù)器軟件設計

這種結構下操作系統服務(wù)函數一般不會(huì )被直接調用，而是將其包裝到一個(gè)“操作系統適配層”的庫中，把核心功能模塊與操作系統隔離開(kāi)來(lái)，無(wú)論是更改底層的操作系統，還是上層的應用界面，核心功能模塊都可以做到最大限度的源代碼級兼容，當整個(gè)軟件需要移植到其他操作系統時(shí)，只要簡(jiǎn)單地移植操作系統適配層，即可保證核心模塊能夠正確的在新環(huán)境下運行，實(shí)現項目之間核心模塊的代碼共享，并共同享有測試、升級和維護工作的結果。這種基于中間件的設計技術(shù)可以廣泛的應用在協(xié)議和事務(wù)軟件的編寫(xiě)過(guò)程中，歸納起來(lái)作為操作系統適配層的中間件應該包括以下幾個(gè)方面的功能：

1)任務(wù)管理，任務(wù)管理是操作系統的基本功能，包括創(chuàng )建任務(wù)、讀取和設置任務(wù)的優(yōu)先級、修改和檢查任務(wù)的狀態(tài)；

2)內存管理，嵌入式軟件由于硬件的特殊性，使得內存的使用不能象Windows程序那樣隨意申請，同時(shí)也很難申請到大塊連續內存，中間件內存管理實(shí)現的功能就是將一些小的內存塊預先分配下來(lái)，作為一個(gè)內存池供應用程序使用，這些小的內存塊可以進(jìn)行拼接，最終形成應用程序需要的緩沖區；

3)消息管理，主要作用是為不同操作系統的消息處理提供統一的外部接口，應用程序只需要按照中間件規定的模式進(jìn)行消息收發(fā)即可；

4)任務(wù)間同步，中間件應為多任務(wù)環(huán)境提供同步機制，可以采用底層操作系統的互斥量、信號量等；

5)定時(shí)管理，通過(guò)操作系統提供的單一定時(shí)器，實(shí)現應用程序的一些定時(shí)需求；

6)中斷管理，屏蔽不同硬件平臺對中斷處理上的差異；

7)網(wǎng)絡(luò )接口管理，屏蔽不同系統之間網(wǎng)絡(luò )操作的差異；

8)其他功能: 包括總線(xiàn)數據讀寫(xiě)、錯誤處理和可利用資源管理等；

2、基于中間件的嵌入式WEB服務(wù)器軟件

在工業(yè)監控應用領(lǐng)域，選擇WEB服務(wù)器構架的監控系統是非適合的，因為它不僅可以實(shí)現監控的目的，而且可以統一操作維護界面。在這種系統中，需要使用運行在現場(chǎng)的設備作為WEB服務(wù)器，在控制室則通過(guò)瀏覽器來(lái)查看現場(chǎng)的情況，還可以通過(guò)WEB服務(wù)器的CGI等接口，對現場(chǎng)設備進(jìn)行人為的控制。

WEB服務(wù)器采用HTTP協(xié)議與客戶(hù)端瀏覽器進(jìn)行信息交互，通過(guò)服務(wù)器應用程序可以實(shí)現對遠程設備的訪(fǎng)問(wèn)和控制。HTTP是應用層的協(xié)議，它于1990年提出，經(jīng)過(guò)多年的使用與發(fā)展，得到了不斷地完善和發(fā)展。

HTTP協(xié)議是基于請求／響應模式的，客戶(hù)機與服務(wù)器建立連接后，發(fā)送一個(gè)請求給服務(wù)器，請求的格式為：統一資源標識符、協(xié)議版本號，后邊是 MIME信息（包括請求修飾符、客戶(hù)機信息和可能的內容）。服務(wù)器接收到請求后，會(huì )給予相應的響應信息，其格式為一個(gè)狀態(tài)行（包括信息的協(xié)議版本號、一個(gè)成功或錯誤的代碼），后邊是MIME信息（包括服務(wù)器信息、實(shí)體信息和可能的內容）。

在WEB服務(wù)器中，客戶(hù)與服務(wù)器是一個(gè)相對的概念，只存在于一個(gè)特定的連接期間，即在某個(gè)連接中的客戶(hù)在另一個(gè)連接中可能作為服務(wù)器。WEB服務(wù)器運行時(shí)，一直在TCP80端口（WEB服務(wù)器的缺省端口）監聽(tīng)，等待連接的出現。下面是WEB服務(wù)器通過(guò)HTTP協(xié)議進(jìn)行信息交換的步驟：

1)建立連接：連接的建立是通過(guò)申請套接字實(shí)現的?？蛻?hù)打開(kāi)一個(gè)套接字并把它綁定在一個(gè)端口上，如果成功，就可以通過(guò)這個(gè)套接字進(jìn)行數據收發(fā)了。

2)發(fā)送請求：打開(kāi)一個(gè)連接后，客戶(hù)機把請求消息送到服務(wù)器的監聽(tīng)端口上，服務(wù)器讀取數據，并從接收數據中識別請求動(dòng)作。HTTP/1.0 請求消息的典型格式為：

請求消息 = 請求行（通用信息|請求頭|實(shí)體頭） CRLF[實(shí)體內容]

請 求 行 = 方法　請求URL　HTTP版本號　CRLF

方 法 = GET|HEAD|POST|擴展方法

URL = 協(xié)議名稱(chēng)+宿主名+目錄與文件名

如： GET http://192.168.1.1/index.htm HTTP/1.0

3)發(fā)送響應：服務(wù)器在處理完客戶(hù)的請求之后，要向客戶(hù)機發(fā)送響應消息。HTTP/1.0的響應消息格式如下：

響應消息 = 狀態(tài)行（通用信息頭|響應頭|實(shí)體頭）　CRLF　[實(shí)體內容]

狀 態(tài) 行 = HTTP版本號　狀態(tài)碼　原因敘述

狀態(tài)碼表示響應類(lèi)型

1××　　 保留

2××　　 表示請求成功地接收

3××　　 為完成請求,客戶(hù)需進(jìn)一步細化請求

4××　　 客戶(hù)錯誤

5××　　 服務(wù)器錯誤

4)關(guān)閉連接：通訊結束后，客戶(hù)和服務(wù)器雙方都可以通過(guò)關(guān)閉套接字來(lái)結束TCP/IP對話(huà)。

在具體的嵌入式WEB服務(wù)器軟件中，除了受制于目標硬件有限的資源外，還有一個(gè)限制就是對文件系統的支持上，因為并不是所有的目標設備都會(huì )采用文件系統，唯一可以肯定的就是嵌入式系統中一定會(huì )有非遺失性存儲器，如FLASH，這樣在設計嵌入式WEB服務(wù)器時(shí)，需要提供一種工具，將多個(gè)WEB網(wǎng)頁(yè)文件轉換成一個(gè)數組，并在WEB服務(wù)器中建立索引，當請求某個(gè)網(wǎng)頁(yè)文件時(shí)，通過(guò)這個(gè)索引來(lái)查找對應的文件數據，并發(fā)送出去。嵌入式WEB服務(wù)器軟件大致可以分為四個(gè)部分：通訊模塊、HTTP請求處理模塊、ROM文件系統、CGI接口模塊。下面是嵌入式WEB服務(wù)器軟件的模塊結構圖：