隨著計算機技術和網絡通信技術的飛速發展，人們日常生活和工業生產等方面對基于以太網進行遠程通信和控制的要求日益強烈。如今嵌入式技術發展迅速，嵌入式處理器的性能不斷提高，基于嵌入式的控制系統得到廣泛應用。考慮到嵌入式系統高性能、低成本、低功耗等諸多特點，這里通過32位嵌入式處理器和以太網控制器構建了嵌入式Web服務器，實現設備遠程控制。

ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業的一家知名企業，設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。適用于多種領域，比如嵌入控制、消費/教育類多媒體、DSP和移動式應用等。這次遠程控制系統有ARM公司設計的。

1 系統總體設計

本文采用基于嵌入式Web服務器的遠程控制。系統直接在普通32位微處理器上實現嵌入式服務器，通過嵌入式Web服務器將被控制設備接入Intemet，用戶可以通過標準瀏覽器對被控設備實現遠程控制。

2 遠程控制系統的硬件結構

基于嵌入式Web服務器的遠程控制系統主要由嵌入式Web服務器以及被控制的現場設備組成。服務器通過交換機或調制解調器與Intemet互聯網連接，用戶端只需在已聯網的計算機上通過網頁瀏覽器訪問該遠程服務器的IP地址，即可使用該服務器并實現對設備的遠程控制。遠程控制系統的結構如圖1所示。

該嵌入式web服務器采用三星公司的S3C44B0X器件作為整個系統的處理器，該器件是以ARM7TDMI為內核的RISC處理器，是一種性價比較高的嵌入式32位處理器。系統的Flash選用AMD公司的容量為2MB，NOR Flash型AM29LVl60存儲器，SDRAM選用現代公司的容量為8 MB的HY57V641620HGT存儲器。圖2為該硬件系統設計框圖。

3 遠程控制系統的軟件結構

系統軟件主要包括操作系統的選取、網頁服務器的配置、網頁的編輯、驅動程序和服務器應用程序的配置移植，軟件層次如圖3所示。

由于該處理器不具有MMU（存儲器管理單元）且需要完備以太網協議構建網頁服務器，故選擇開源的嵌入式μClinux操作系統。其中功能最簡單的是httpd.不支持認證、CGI。Thttpd和BOA服務器都支持認證、CGI（Common Gateway Interface，公共網關接口）等，但由于Thttpd服務器需要的資源比BOA大得多，故該系統最終采用BOA服務器作為遠程控制的網頁服務器。

3.1 BOA服務器的配置

BOA是一個單任務的http服務器，安全性高、源代碼開放、性能高。在μClinux的發行版中，在主目錄下的user目錄里，有BOA服務器的目錄，在example子目錄中，有2個文件boa.conf和mime.types，這里需要修改配置boa.conf文件，它是BOA服務器的參數配置文件，配置如下：

另外該系統將src目錄下的defines.h頭文件SERVER_ROOT宏定義設置為home目錄，即服務器目錄，配置操作系統時，boa.conf和mime-.typs都必須復制到此服務器目錄下，從而完成服務器的配置。

3.2 服務器與客戶端動態交互的實現

在動態網頁交互設計中，主要有CGI（Common Gateway Interface），PHP（Personal Home Page），ASP（Active Server Page）和JSP（Java Server Page）4種技術。CGI程序的編寫可以采用任何編程語言，只要這種語言具有標準輸入、輸出和環境變量。由于C語言具有較強的平臺無關性，因此該系統采用C語言來編寫CGI程序。

動態網頁是通過網頁內嵌表單的方式進行信息傳遞的。該系統首先采用網頁編輯軟件Dreamweaver編輯登陸界面index.html及遠程控制界面remote.html。在編輯表單選項時由action屬性指向相應CGI程序路徑，由method屬性決定提交數據的方式是GET方式還是POST方式。客戶端傳送到服務器的數據采用URL編碼的方式傳送，例如參數采用name=value的形式，每對之間用”＆”連接。特殊字符用”％”加一個十六進制數字編碼，輸入的空格用”+”來表示等，所以服務器端的CGI在接收數據時需經過解碼操作。

環境變量在CGI程序設計中很重要，客戶端和服務器端都將信息存儲在某些變量中，環境變量有3類：與服務器相關的環境變量、與客戶端相關的環境變量以及與請求相關的環境變量。其中最常用的環境變量有REQUEST_METHOD記錄請求方式，QUERY_STRING存儲傳遞的數據，CO-NTENT_LENGTH傳遞數據的長度。

編程時先創建數據結構entry，用來記錄要使用的變量和變量名。

當采用POST方法傳遞信息時，可使用如下代碼獲得傳輸的數據：

3.3 嵌入式Web服務器體系結構

嵌入式Web服務器的體系結構如圖1所示。其中，客戶端和Web服務器之間的通信協議采用HTTP 1.1；嵌人式實時多任務操作系統提供TCP／IP協議支持；Web服務器與數據庫服務器間的交互接口為CGI（Common Gateway Interface）。

客戶端使用Web瀏覽器與Web服務器進行通信。Web服務器中使用HTTP協議，HTTP（超文本傳輸協議）為標準WWW傳輸協議，使用可靠的TCP連接，通常采用端口80。這些數據可來自靜態主頁和文件，也可以根據請求動態產生

3.4 驅動程序和應用程序設計

設備驅動程序是是一種可以使計算機和設備通信的特殊程序，可以說相當于硬件的接口，操作系統只能通過這個接口，才能控制硬件設備的工作，假如某設備的驅動程序未能正確安裝，便不能正常工作，它為應用程序屏蔽了硬件的細節，在應用程序看來，硬件設備已抽象為設備文件，可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作。

編寫CGI應用程序時，只需打開相應的設備文件，就可通過調用驅動中的命令控制接口實現對端口的控制。

然后可通過ioctl系統調用實現對端口的控制，程序結束時再調用close（fd）關閉設備。

在配置BOA服務器時，這里設定CGI程序的目錄是／home／www／cgi-bin／目錄，使用交叉編譯工具生成CGI程序并放入此目錄下，然后對整個操作系統內核進行配置裁剪，最終生成的系統鏡像中就可以包含編寫的程序功能，實現對設備的遠程控制。圖4為遠程控制界面。

通過測試該遠程控制系統，實現了對外部設備的遠程控制，只需對CGI程序進行適當修改即可實現較復雜系統的控制。

4 結束語

隨著計算機、通信、嵌入式和互聯網等技術的飛速發展，傳統基于現場總線的控制系統已不能滿足遠程控制的要求，而基于以太網的控制系統正逐漸成為遠程控制的首選。本文利用ARM內核的32位處理器及以太網控制器搭建硬件平臺，移植了μClinux嵌入式操作系統，配置了BOA服務器，通過編寫設備驅動程序和CGI程序，實現了遠程控制系統，具有廣闊的應用前景。