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嵌入式Linux系統(tǒng)CGI程序設(shè)計(jì)技術(shù)
來(lái)源：?jiǎn)纹瑱C(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：廣東工業(yè)大學(xué) 鄭 偉 徐榮華 王欽若摘要：在詳細(xì)介紹一種嵌入式Web服務(wù)器BOA的實(shí)現(xiàn)與配置方法的基礎(chǔ)上，以一個(gè)Web在線遠(yuǎn)程監(jiān)控GPIO（通用輸入/輸出）的程序?yàn)閷?shí)例，介紹嵌入式Linux系統(tǒng)下CPU程序設(shè)計(jì)技術(shù)。
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
ScriptAlias/cgi-bin/home/httpd/cgi-bin/
ScriptAlias//home/httpd/
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。客戶的請(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。
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