uClinux下动态Web技术的实现方法
摘要：介绍uclinux操作系统的御，实现uclinux下的boa web server；讨论如何通过编写cgi程序来最终实现uclinux下的动态web页面技术。 关键词：uclinux 动态web技术 cgi（通用网关接口） web server
随着计算机技术发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分。所谓嵌入式系统，是以应用中为心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它具有计算机的功能，但又不称为计算机，包括机顶盒、微波炉、电梯、数控系统、医疗仪器等。
当今的信息时代，是一个构筑在网络基础之睥时代，互联网已经渗透到了人们工作和生活的各个角落。嵌入式internet是近几年发展起来一项新兴概念和技术，不仅通过pc机能上网，通过各种各样的嵌入式设备也能上网，使用浏览web已经成为现代人的习惯。21世纪的电子信息产品，如果不能适应这个发展的方向和要求，将很难有强劲的竞争力。而目前正在开发的嵌入式系统中，49%的项目选择linux作为嵌入式操作系统，因此对uclinux操作系统下嵌入式web技术的研究具有较高的现实意义，本文就此作些讨论。
1 uclinux嵌入式操作系统
linux是一种优秀的自由软件。由于源代码公开，功能强大，具有良好的网络支持，又易于睛，近几年成为了最有潜力的嵌入式操作系统。uclinux是一个完全符合gnu/gpl（通用公共许可证）公约的项目和完全开发代码。它是标准linux的一个分支，现在由lineo公司支持维护。它专门针对没有mmu的cpu，并且为嵌放式系统做了许多小型化的工作。现在已经成为使用uclinux的安例包括：基于coldfire的cisco 2500/3000/4000路由器；基于arm7tdmi的aplio公司的voice-over-ip电话；axis公司的axis2001网络数码相机；adomo公司的机顶盒以及各种开发板。
uclinux经过对标准linux内核的改动，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式linux，虽然它的体积很小，但uclinux仍然保留了linux的大多数的优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持，以及标准丰富的api。它的主要特征如下：①通用linux api；②内核体积小于512kb，内核加上文件系统小于900kb；③完整体积小于512kb，内核加上文件系统小于900kb；④支持其它大量网络协议；⑤支持各种文件系统，包括nfs、ext2、romfs and jffs、ms-dos和fat16；⑥支持各种典型的处理器构架，包括arm、powerpc、x86等。
2 基于uclinux的动态web实现技术
2.1 uclinux下web server的实现
uclinux下，主要有三个web server：httpd、thttpd和boa。httpd是最简单的一个web server，它的功能最弱，不支持认证，不支持cgi。thttpd和boa都支持认证、cgi等，功能都比较全。为了实现动态web技术，这里我们选择实现一个支持cgi的、非常适合于嵌入式系统的boa web server。
boa是一个单任务的http服务器，源代码开放、性能高。目前，uclinux的代码中已经包含boa的源代码，在uclinux下实现boa，需要对boa做一些配置和修改。这主要通过对boa.conf和mime.types文件进行修改来实现，需要改动的配置有以下几项。
（1）建目录
由于uclinux默认的根文件系统romfs是只读的，不能用mkdir等命令来新建目录，故应在编译内核前先建好要用到的目录，这通过修改/uclinux-samsung/vendors/samsung/4510b/makefile文件来实现。在romfs_dirs=bin dev etc home lib mnt proc usr var的后边增加home/web home/web/cgi-bin，这样修改后编译内核，编译好的根文件系统romfs中就包含这些目录了。
（2）指定web服务器的根目录路径（server_root）
进入/uclinux-samsung/user/boa/src/目录，通过修改define.h文件中#define erver_root“/home”语句 来指定server_root。另外，还可以通过命令行来指定，例如：boa-c/home/&。而且命令行 指定的server_root可以覆盖define.h文件所指定的。
（3）修改boa.conf文件
在./uclinux-samsung/user/boa/src/boa.conf里修改：
*将user obody
group ogroup
改为user 0
group 0;
*将documentroot/var/www
改为documentroot/home/web,这样web服务器的文档根目录为/home/web；
*将mimetypes/etc/mime.types
改为mimetypes/home/web/mime.types；
定义默认首页和cgi程序所在目录，即
directoryindex index.html
scriptalias/cgi-bin//home/web/cgi-bin/
这样指定后，.index.htm为远程浏览客户访问web server所看到的首页默认值，用c编写的cgi程序编译成二进制文件，放到/cgi-bin/目录下，cgi程序能被正确地执行。
boa.conf文件和mime.types文件必须放到web服务器根目录下，所以把修改后的bao.conf和mime.types拷贝到“./uclinux-samsung/romfs/home/”目录下。然后在/uclinux-samsung/vendors/samsung/4510b/inittab里修改，在：inet:unknown:/bin/inetd后加入：boa:unknown:/bin/boac/home。
配置过程后，重新编译内核，编译时选中boa选项。把编译好的内核下载到开发 板，启动uclinux，完成ip配置，启动boa web server，然后就可以通过ie访问你的网页了。如果想启动uclinux时自动启动boa web server，可以修改rc文件，进入uclinux-samsung/vendors/samsung/4510b目录，在运行脚本rc中增加两行：
ifconfig eth202.196.9.197up
boa-c /home/&
修改后重新编译内核，再下载到开发板运行。运行uclinux后，不需要配置就可以直接通过ie来访问你的网页了。
2.2 uclinux下实现动态web页面的cgi技术
到目前为止，实现动态web页面有4种技术可供选择：cgi（common gateway interface）、asp（active x serverpage）、asp（active xserverpage）、php（personal home page）和jsp（java server page）。在uclinux下如果要实现动态网页，只能采用cgi，因此目前uclinux还不支持asp、php等动态web页面技术。
cgi（通用网关接口）提供web服务器一个执行外部程序的通道，这种服务端技术使得浏览器和服务器之间具有交互性。cgi程序属于一个外部程序，需要编译成可执行文件，以便在服务端运行，其应用程序结构如图1所示。浏览器将用户输入的数据送到web服务器，web服务器将数据使用stdin送给cgi程序，在执行cgi程序后，可能会访问存储数据的一些文档，最后使用stdout输出html形式的结构文件，经web服务器送回浏览器显示给用户。
cgi程序可以用任何程序设计语言编写，如shell脚本语言、perl、fortran、pascal、c语言等。但目前uclinux不支持perl、fortran等语言，而且c语言在平台无关性上表示不错，所以我们选择用c来编写cgi程序。另外，uclinux也不支持数据库，所以需要保存的数据只能保存到文件中，cgi查询数据时也是查询这些文件，而不是访问数据库。
2.3 uclinux下动态web页面的实现
下面通过一个例子来说明如何实现uclinux下的动态web页面技术。此例子的目的是使用户能够通过web页面内嵌表单提交数据，并能把用户提交的数据通过web浏览器正确地返回给用户。实现动态web页面的第一步是用html语言编写web页及内建表单。编写web页面时，要由action属性来指定相关的cgi程序，如action=cgi-bin/demo；由mothod属性来指明所用的提交数据的方法，即mothod=post（get）。本人编写的web页面在浏览器中的显示如图2所示。
实现动态web页面的第二步是用c编写cgi程序，cgi程序分为以下几部分：①根据post方法或get方法从提交的表单中接收数据；②url编码的解码；③用printf（）函数来产生html源代码，并将经过解码后的数据正确地返回给浏览器。包括demo.c、cgivars.h和cgivars.c三个文件。将编写好的cgi程序编译成二进制文件放在cgi-bin/目录下，cgi程序能被正确地执行，最终cgi程序对上述表单数据的处理结果如图3所示。
图3 cgi程序处理结果
下面对程序稍加说明。若以get方法提交数据，表单中的数据被保存在query_string环境变量中，通过调用函数getenv(query_string)来读取数据；若以post方法提交数据，则程序先从content_length环境量得到数据的字长，然后从标准输入中读取相应长度的字符串即可得到提交的数据。数组postinput[i]中保存的就是从表单中提取的数据。
url编码的解码过程较为复杂，url编码的规则下：①变量之间用“&”分开；②变量与其对应值之间用=连接；③空格符用+代替；④特殊意义的字符用%接相应的十六进制ascii码代替。解码即为编码的逆过程。在程序中，对于从表单中提取过来的postinput[i]中的数据，当发现字符为“+”时，将它转换成空格；当发现字符为“&”时，意味着个名字/值对的结束，在此处将字符中切成几个字符串；当再现字符为“=”时，意味着一个名字/值对的名字部分的结束，在此再将名字/值对分开。最后通过调用unescape_url(char *url)子函数将十六进制ascii码值表示的特殊字符转换成相应的ascii字符。
结语
用本文所提供的方法实现的动态web server通用性强，能够在嵌入式平台上高效率地运行，有着广泛的应用前景。
无线电测控装备中的电磁信号干扰设计
路由器有信号没网络怎么回事
联发科技展示5G基带芯片Helio M70：向下兼容4G
罗德与施瓦茨示波器分析脉冲宽度调制信号
常见的异形LED屏有什么样的原理及特点
uClinux下动态Web技术的实现方法
如何利用Tensorflow搭建神经网络？
预测性维护应把ICS网络纳入防护范围
石墨烯电池：电动汽车可能三分钟把电充满，石墨烯到底是什么？
经纬恒润推出车载T-Box产线测试系统
USB连接器接口的行业发展分析
空调市场趋于增长，可为何会库存严重？问题竟在这里！
为什么HALT测试和HASS测试在PDLC中很重要
小米6原型机曝光：骁龙835或联发科Helio X30处理器？
详解5G新体制天线技术
如何利用Raspberry Pi建造半自动4WD汽车
充电宝哪个牌子好耐用质量好，值得入手的充电宝推荐
5G加速助推自动驾驶更加的成熟
如何正确挑选水银接头
索尼XperiaXZ和iPhone7Plus哪个好
随着计算机技术发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分。所谓嵌入式系统，是以应用中为心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它具有计算机的功能，但又不称为计算机，包括机顶盒、微波炉、电梯、数控系统、医疗仪器等。
当今的信息时代，是一个构筑在网络基础之睥时代，互联网已经渗透到了人们工作和生活的各个角落。嵌入式internet是近几年发展起来一项新兴概念和技术，不仅通过pc机能上网，通过各种各样的嵌入式设备也能上网，使用浏览web已经成为现代人的习惯。21世纪的电子信息产品，如果不能适应这个发展的方向和要求，将很难有强劲的竞争力。而目前正在开发的嵌入式系统中，49%的项目选择linux作为嵌入式操作系统，因此对uclinux操作系统下嵌入式web技术的研究具有较高的现实意义，本文就此作些讨论。
1 uclinux嵌入式操作系统
linux是一种优秀的自由软件。由于源代码公开，功能强大，具有良好的网络支持，又易于睛，近几年成为了最有潜力的嵌入式操作系统。uclinux是一个完全符合gnu/gpl（通用公共许可证）公约的项目和完全开发代码。它是标准linux的一个分支，现在由lineo公司支持维护。它专门针对没有mmu的cpu，并且为嵌放式系统做了许多小型化的工作。现在已经成为使用uclinux的安例包括：基于coldfire的cisco 2500/3000/4000路由器；基于arm7tdmi的aplio公司的voice-over-ip电话；axis公司的axis2001网络数码相机；adomo公司的机顶盒以及各种开发板。
uclinux经过对标准linux内核的改动，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式linux，虽然它的体积很小，但uclinux仍然保留了linux的大多数的优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持，以及标准丰富的api。它的主要特征如下：①通用linux api；②内核体积小于512kb，内核加上文件系统小于900kb；③完整体积小于512kb，内核加上文件系统小于900kb；④支持其它大量网络协议；⑤支持各种文件系统，包括nfs、ext2、romfs and jffs、ms-dos和fat16；⑥支持各种典型的处理器构架，包括arm、powerpc、x86等。
2 基于uclinux的动态web实现技术
2.1 uclinux下web server的实现
uclinux下，主要有三个web server：httpd、thttpd和boa。httpd是最简单的一个web server，它的功能最弱，不支持认证，不支持cgi。thttpd和boa都支持认证、cgi等，功能都比较全。为了实现动态web技术，这里我们选择实现一个支持cgi的、非常适合于嵌入式系统的boa web server。
boa是一个单任务的http服务器，源代码开放、性能高。目前，uclinux的代码中已经包含boa的源代码，在uclinux下实现boa，需要对boa做一些配置和修改。这主要通过对boa.conf和mime.types文件进行修改来实现，需要改动的配置有以下几项。
（1）建目录
由于uclinux默认的根文件系统romfs是只读的，不能用mkdir等命令来新建目录，故应在编译内核前先建好要用到的目录，这通过修改/uclinux-samsung/vendors/samsung/4510b/makefile文件来实现。在romfs_dirs=bin dev etc home lib mnt proc usr var的后边增加home/web home/web/cgi-bin，这样修改后编译内核，编译好的根文件系统romfs中就包含这些目录了。
（2）指定web服务器的根目录路径（server_root）
进入/uclinux-samsung/user/boa/src/目录，通过修改define.h文件中#define erver_root“/home”语句 来指定server_root。另外，还可以通过命令行来指定，例如：boa-c/home/&。而且命令行 指定的server_root可以覆盖define.h文件所指定的。
（3）修改boa.conf文件
在./uclinux-samsung/user/boa/src/boa.conf里修改：
*将user obody
group ogroup
改为user 0
group 0;
*将documentroot/var/www
改为documentroot/home/web,这样web服务器的文档根目录为/home/web；
*将mimetypes/etc/mime.types
改为mimetypes/home/web/mime.types；
定义默认首页和cgi程序所在目录，即
directoryindex index.html
scriptalias/cgi-bin//home/web/cgi-bin/
这样指定后，.index.htm为远程浏览客户访问web server所看到的首页默认值，用c编写的cgi程序编译成二进制文件，放到/cgi-bin/目录下，cgi程序能被正确地执行。
boa.conf文件和mime.types文件必须放到web服务器根目录下，所以把修改后的bao.conf和mime.types拷贝到“./uclinux-samsung/romfs/home/”目录下。然后在/uclinux-samsung/vendors/samsung/4510b/inittab里修改，在：inet:unknown:/bin/inetd后加入：boa:unknown:/bin/boac/home。
配置过程后，重新编译内核，编译时选中boa选项。把编译好的内核下载到开发 板，启动uclinux，完成ip配置，启动boa web server，然后就可以通过ie访问你的网页了。如果想启动uclinux时自动启动boa web server，可以修改rc文件，进入uclinux-samsung/vendors/samsung/4510b目录，在运行脚本rc中增加两行：
ifconfig eth202.196.9.197up
boa-c /home/&
修改后重新编译内核，再下载到开发板运行。运行uclinux后，不需要配置就可以直接通过ie来访问你的网页了。
2.2 uclinux下实现动态web页面的cgi技术
到目前为止，实现动态web页面有4种技术可供选择：cgi（common gateway interface）、asp（active x serverpage）、asp（active xserverpage）、php（personal home page）和jsp（java server page）。在uclinux下如果要实现动态网页，只能采用cgi，因此目前uclinux还不支持asp、php等动态web页面技术。
cgi（通用网关接口）提供web服务器一个执行外部程序的通道，这种服务端技术使得浏览器和服务器之间具有交互性。cgi程序属于一个外部程序，需要编译成可执行文件，以便在服务端运行，其应用程序结构如图1所示。浏览器将用户输入的数据送到web服务器，web服务器将数据使用stdin送给cgi程序，在执行cgi程序后，可能会访问存储数据的一些文档，最后使用stdout输出html形式的结构文件，经web服务器送回浏览器显示给用户。
cgi程序可以用任何程序设计语言编写，如shell脚本语言、perl、fortran、pascal、c语言等。但目前uclinux不支持perl、fortran等语言，而且c语言在平台无关性上表示不错，所以我们选择用c来编写cgi程序。另外，uclinux也不支持数据库，所以需要保存的数据只能保存到文件中，cgi查询数据时也是查询这些文件，而不是访问数据库。
2.3 uclinux下动态web页面的实现
下面通过一个例子来说明如何实现uclinux下的动态web页面技术。此例子的目的是使用户能够通过web页面内嵌表单提交数据，并能把用户提交的数据通过web浏览器正确地返回给用户。实现动态web页面的第一步是用html语言编写web页及内建表单。编写web页面时，要由action属性来指定相关的cgi程序，如action=cgi-bin/demo；由mothod属性来指明所用的提交数据的方法，即mothod=post（get）。本人编写的web页面在浏览器中的显示如图2所示。
实现动态web页面的第二步是用c编写cgi程序，cgi程序分为以下几部分：①根据post方法或get方法从提交的表单中接收数据；②url编码的解码；③用printf（）函数来产生html源代码，并将经过解码后的数据正确地返回给浏览器。包括demo.c、cgivars.h和cgivars.c三个文件。将编写好的cgi程序编译成二进制文件放在cgi-bin/目录下，cgi程序能被正确地执行，最终cgi程序对上述表单数据的处理结果如图3所示。
图3 cgi程序处理结果
下面对程序稍加说明。若以get方法提交数据，表单中的数据被保存在query_string环境变量中，通过调用函数getenv(query_string)来读取数据；若以post方法提交数据，则程序先从content_length环境量得到数据的字长，然后从标准输入中读取相应长度的字符串即可得到提交的数据。数组postinput[i]中保存的就是从表单中提取的数据。
url编码的解码过程较为复杂，url编码的规则下：①变量之间用“&”分开；②变量与其对应值之间用=连接；③空格符用+代替；④特殊意义的字符用%接相应的十六进制ascii码代替。解码即为编码的逆过程。在程序中，对于从表单中提取过来的postinput[i]中的数据，当发现字符为“+”时，将它转换成空格；当发现字符为“&”时，意味着个名字/值对的结束，在此处将字符中切成几个字符串；当再现字符为“=”时，意味着一个名字/值对的名字部分的结束，在此再将名字/值对分开。最后通过调用unescape_url(char *url)子函数将十六进制ascii码值表示的特殊字符转换成相应的ascii字符。
结语
用本文所提供的方法实现的动态web server通用性强，能够在嵌入式平台上高效率地运行，有着广泛的应用前景。
无线电测控装备中的电磁信号干扰设计
路由器有信号没网络怎么回事
联发科技展示5G基带芯片Helio M70：向下兼容4G
罗德与施瓦茨示波器分析脉冲宽度调制信号
常见的异形LED屏有什么样的原理及特点
uClinux下动态Web技术的实现方法
如何利用Tensorflow搭建神经网络？
预测性维护应把ICS网络纳入防护范围
石墨烯电池：电动汽车可能三分钟把电充满，石墨烯到底是什么？
经纬恒润推出车载T-Box产线测试系统
USB连接器接口的行业发展分析
空调市场趋于增长，可为何会库存严重？问题竟在这里！
为什么HALT测试和HASS测试在PDLC中很重要
小米6原型机曝光：骁龙835或联发科Helio X30处理器？
详解5G新体制天线技术
如何利用Raspberry Pi建造半自动4WD汽车
充电宝哪个牌子好耐用质量好，值得入手的充电宝推荐
5G加速助推自动驾驶更加的成熟
如何正确挑选水银接头
索尼XperiaXZ和iPhone7Plus哪个好