基于Linux的SoPC開發(fā)

3.1 HTTP協(xié)議裁減

嵌入式Web服務器主要基于HTTP協(xié)議進行設(shè)計，而HTTP協(xié)議的實現(xiàn)又是基于TCP/IP協(xié)議棧的。在Linux內(nèi)核中，由于已經(jīng)包含了TCP/IP協(xié)議棧的完整實現(xiàn)，從而為嵌入式Web服務器的實現(xiàn)提供了很好的基礎(chǔ)。相對于在無操作系統(tǒng)環(huán)境的SoPC上實現(xiàn)Web服務器來說，基于Linux系統(tǒng)的開發(fā)可以節(jié)省大量的工作。

HTTP協(xié)議是一個屬于應用層的面向?qū)ο蟮膮f(xié)議，由于其采用簡捷、快速的方式，適用于分布式超媒體信息系統(tǒng)[4]。嵌入式Web服務器根據(jù)不同的需要，實現(xiàn)的功能也不同。相對于完整的Web服務器，它需要實現(xiàn)的功能要簡單得多[5]。本文的嵌入式Web服務器僅實現(xiàn)協(xié)議中最常用的部分?？紤]到嵌入式系統(tǒng)的存儲空間和處理能力，對HTTP協(xié)議進行了裁減。這不僅可以提高Web服務器的效率，也可以減少占用的空間，具有積極的意義。

當客戶機與Web服務器進行會話時，客戶機首先通過SOCKET與服務器建立連接，連接之后便向服務器提出請求，請求信息包括希望返回的文件名和客戶機信息等?？蛻魴C以請求頭(包括HTTP方法和頭字段[6])的形式將信息發(fā)送給服務器。HTTP方法常用的有GET、HEAD、POST，因此本文即采用GET、HEAD、POST三種方法。

HTTP頭字段包括general-header、request-header、response-header、entity-header四大類,而每一類中又定義了多個類型[6]，其中的大部分都是不常用的，所以應根據(jù)需要選定幾種類型。本文設(shè)計的服務器支持以下幾種頭類型：Date、Host、Server、Accept、Connection、Content-Type、Content-Length、Accept-Charset、 Accept-Language。

服務器收到一個請求，就會立刻解釋請求中所用到的方法，并開始處理，處理完成之后會發(fā)送應答消息。應答消息包含了狀態(tài)碼、一些頭字段以及實體信息（即客戶請求的服務器上的資源內(nèi)容），其中HTTP協(xié)議的狀態(tài)碼也有四大類[6]。這些狀態(tài)碼詳細說明了服務器的狀態(tài)、出錯信息以及對用戶的指示。由于嵌入式Web服務器只需向用戶提供服務，而無需向用戶反饋具體的狀態(tài)，因此，本文實現(xiàn)中只保留特定的幾種錯誤信息，而省略了大部分的狀態(tài)信息。

3.2 支持多進程的嵌入式Web服務器的實現(xiàn)

本系統(tǒng)的設(shè)計對HTTP協(xié)議進行了裁減，然后利用Linux系統(tǒng)提供的進程調(diào)度功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能（包括SOCKET、TCP連接等），使用C語言編寫了一個支持多進程的Web服務器。實現(xiàn)的Web服務器接收客戶端的請求，根據(jù)需要選擇發(fā)送文件通過串口和外部設(shè)備通信，并將外部設(shè)備返回的結(jié)果發(fā)送給客戶端。其功能描述如下：在指定的端口監(jiān)聽用戶的HTTP請求，對該請求進行分析解釋并執(zhí)行相應的操作；將用戶要求的內(nèi)容或者出錯信息以HTTP應答的方式返回給用戶。其中，用戶的請求分為CGI請求和非CGI請求，如果是CGI請求，則首先檢查用戶的權(quán)限和文件是否存在，然后新創(chuàng)建一個進程，并在該子進程中通過串口和外部設(shè)備通信，最后將串口返回的結(jié)果或者出錯信息傳送給Web服務器返回給用戶；如果是非CGI請求，則只進行權(quán)限和文件檢查，如果檢查通過則發(fā)送該文件，否則給出出錯信息。軟件的工作流程如圖5所示。

本文給出了基于Linux的SoPC開發(fā)的方法，并實現(xiàn)了一個具體的應用設(shè)計——嵌入式Web服務器。該設(shè)計快速、簡單，而且由于基于Linux操作系統(tǒng)，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時因為利用了系統(tǒng)的進程調(diào)度功能，加快了信息的處理速度。SoPC和嵌入式Linux操作系統(tǒng)二者的結(jié)合，既滿足了嵌入式應用按需定制、量體裁衣的需求，又能開發(fā)出穩(wěn)定而功能強大的嵌入式系統(tǒng)。這在嵌入式應用日益復雜的背景下，具有很大意義和良好的應用前景。