基于ARM9的嵌入式Web服务器数据动态显示的实现

引言

当今，以互联网为标志的嵌入式系统正处于一个飞速发 展的阶段。嵌入式系统接入Internet后，相当于一个功能齐全 的小型Web服务器，用户在上位机打开浏览器，通过Internet 即可获取该Web服务器上的数据信息，从而实现了对现场信 息的远程监控，而且这种基于HTML语言标准化的Web用户 界面降低了系统开发、维护以及人员培训的费用。

对于无线传感网络来说，可将嵌入式网关作为Web服务 器，用户在上位机通过Internet访问网页的方式获取下位机传 感器节点采集的数据。基于此，本系统采用DS18B20温度传 感器和ZigBee无线通信模块构成无线传感网络，以ARM9 作为核心处理器搭建嵌入式Web服务器Boa和嵌入式数据库 SQLite，采用C语言、HTML语言、JavaScript程序、CGI程序、 Ajax技术，实现了对远端传感器节点采集信息的处理、存储 及在网页上的动态显示。

1系统硬件整体设计

本系统的硬件主要由3部分组成：上位机PC端、嵌入 式网关(ARM9)和ZigBee无线网络，系统的整体设计框图 如图1所示。

ZigBee无线网络由传感器节点和协调器构成，传感器节 点将采集的信息经协调器发送至网关，同时协调器也可接收网 关发送的指令进而控制节点的打开与关闭。嵌入式网关介于上位机和传感器节点之间，它既要支持TCP/IP协议，允许用户 通过Internet访问，又要实现无线网络和Internet之间的地址 映射、协议转换和路由功能，类似于Internet网关叫 由于嵌 入式网关CPU串口引脚不是标准RS232电平，在ZigBee与网 关之间需加入电平转换电路［4］。PC端即上位机客户端，用户 在上位机通过浏览器输入嵌入式网关的IP地址可进入系统登 录界面，登录后用户经管理系统获取传感器节点采集的数据， 以访问网页的方式实时显示数据信息，并可输入指令实现对下 位机传感器节点的控制。本文重点介绍嵌入式网关Web服务 器的设计，实现温度数据在上位机的动态显示。

2嵌入式Web服务器的搭建

硬件电路采用ARM9微处理器及外围电路，开发环境： MINI2440, Linux_2.6.32.2 内核，虚拟机 Redhat5,交叉编译 版本ARM-Linux-gcc-4.3.2。主要工作包括Linux内核移植、 根文件系统制作、交叉编译工具安装、Web服务器源码分析等。 2.1交叉编译工具安装

交叉编译即在一个平台上编译生成可在另一平台运行的 代码。本设计包括安装Linux系统的宿主机和基于ARM MINI2440的目标板，由于二者处理器体系结构不同，因此需 借助交叉编译工具在宿主机编译生成目标板上可运行的机器 代码。本系统使用交叉编译工具版本为ARM-Linux-gcc-4.3.2,将其拷贝到宿主机系统，把编译器路径加入环境变量保存, 重启系统后在终端输入arm-linux-gcc -v出现交叉编译工具版 本信息，表示交叉编译器安装成功。

2.2 BOA源码分析及安装

Web服务器采用BOA文件生成，它能按照顺序完成用户 请求，支持认证、CGI程序，其可执行代码约60 KB。BOA 服务器的编译与移植如下:进入boa-0.94-13文件夹的src 目录，运行configure配置安装文件，根据Makefiles生成 Makefile文件进行修改，再执行make，生成可执行程序boa 后修改/etc/boa.conf,对boa进行配置编译，与虚拟机etc目 录下mine.types 一起拷贝到目标板var目录，执行./boa，Web 服务器在目标板上即可运行。

3数据动态显示的实现

通过上位机实时显示传感器节点发送给网关的数据是一 个难点，一般采用手动或自动刷新来实现数据更新，但都无法 实现数据的实时动态显示。本设计以采集温度数据为例，在 网页中嵌入JavaScript，采用Ajax技术实现温度信息的动态实 时显示，节约了 CPU资源。

3.1软件流程

在嵌入式网关中，通过串口采集温度信号，每个温度数 据前面带有设备号字符，将不同传感器节点采集的温度信息分 别存储在txt文档中，上位机通过Internet访问嵌入式网关读 取txt文档信息，并在网页上动态显示。采用txt文档存储数据, 一方面有利于在现场直接从网关SD卡中读取信息；另一方面 有利于上位机编程读取数据。其温度动态显示软件流程图如 图2所示。

3.2温度信息处理

协调器将传感器节点采集的温度值通过串口传送到嵌入 式网关，需定义传感器节点的设备号，以实现不同节点采集的 温度值在txt文档中存储，数据格式如表1所列。

把编写好的串口 C程序在宿主机编译后生成的temper文 件，并将temper、CGI程序和js程序拷贝到ARM板服务器 WWW目录下，执行temper，在服务器WWW目录下生成3 个txt文档，实现了温度数据的存储。

表1数据传送格

3.3数据的读取及显示

为了实现温度的动态显示，在温度显示网页(temper. html)中采用JavaScript (js)程序[8]，通过加入定时器每隔一 段时间调用CGI程序以获取txt文档的温度值。由于采样数据 不断存储到txt文档，CGI程序采用倒序方法首先读取txt文 档最后一行获取最新数据，从而在网页上动态显示温度。

4结果分析

在IE浏览器中输入目标机的IP地址，登录系统进入到 温度显示页面(temper.html)，如图3所示，点击获取按钮, 温度值将显示在页面上，设置温度数据5秒更新一次，当改 变温度传感器采集的温度时，网页显示数据也同时更新，温 度显示页面如图3所示，从图3可以看出，当采集温度数据发 生变化时，页面显示温度值也随之改变，实现了传感器节点采 样数据的动态显示。

5结语

本文通过构建ARM-Linux嵌入式网关，利用BOA服务 器、运用JavaScript, CGI、Ajax技术及HTML语言实现了传 感器节点采集的温度在上位机网页的动态显示，与传统的手 动或自动刷新网页相比，该系统占用服务器CPU资源少，缩 短了用户等待时间，实现了下位机采集的现场数据在上位机实 时动态显示。

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