后PC機(jī)時(shí)代的到來(lái)引發(fā)了信息產(chǎn)品的產(chǎn)生，而Internet與信息產(chǎn)品的結(jié)合是當(dāng)今發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，嵌入式Internet技術(shù)的產(chǎn)生正好迎合了這個(gè)趨勢(shì)。據(jù)分析，嵌入式Internet系統(tǒng)在Internet電話、游戲裝置和手持式通信裝置的推動(dòng)下將會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。由于Internet技術(shù)的滲透，嵌入式系統(tǒng)正變得越來(lái)越智能化并具有越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)友好特性;又由于Web技術(shù)的飛速發(fā)展，給嵌入式系統(tǒng)帶入Internet提供了絕佳的途徑。

　　嵌入式web技術(shù)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。本文根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)敖據(jù)吞吐量和安全可靠性等各方面的實(shí)際要求，結(jié)合相關(guān)研究的新進(jìn)展，深入討論了web服務(wù)器在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技巧，并詳細(xì)做了實(shí)現(xiàn)上的闡述。對(duì)所有基于嵌入式web技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有非常實(shí)際的指導(dǎo)作用。

　　把圖像采集、視頻壓縮和WEB功能集中到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入局域網(wǎng)和Internet，達(dá)到即插即用，省掉多種復(fù)雜的電纜，安裝方便，用戶也無(wú)須安裝任何硬件設(shè)備即可觀看，這使得由嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控服務(wù)器組成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和擴(kuò)展都極為靈活方便。

　　2.WEB服務(wù)器所在系統(tǒng)工作原理

　　系統(tǒng)有兩種網(wǎng)絡(luò)接入方式：通過(guò)pppOE自動(dòng)撥號(hào)，動(dòng)態(tài)獲取IP聯(lián)入Internet;自定義靜態(tài)IP連入局域網(wǎng)。

　　系統(tǒng)的整個(gè)工作流程包括兩條主線：

　　1.通過(guò)HTTP/TCP/IP方式，解析來(lái)自監(jiān)控端的網(wǎng)頁(yè)請(qǐng)求，包括：攝像機(jī)控制(云臺(tái)上下左右、鏡頭光圈、縮放等等)，數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)(視頻參數(shù)如分辨率、亮色度、碼流，畫(huà)質(zhì))，視頻調(diào)度與傳輸(多個(gè)用戶之間視頻數(shù)據(jù)的發(fā)送停止及其相互協(xié)調(diào)，系統(tǒng)參數(shù)也放在這里)。

　　2.通過(guò)RTP/UDP/IP方式，為監(jiān)控端提供所需的實(shí)時(shí)視頻信息。RTP/UDP/IP的方式兼顧了視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與QoS保證。

　　3.WEB服務(wù)器的選擇

　　根據(jù)工作原理的描述，WEB服務(wù)器處于整個(gè)系統(tǒng)核心的位置，需要解決的幾個(gè)難點(diǎn)包括：

　　1.安全性。只有授權(quán)登陸用戶才能進(jìn)行系統(tǒng)配置(網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、視頻特性等等)。普通用戶只能簡(jiǎn)單監(jiān)控。

　　2.流量控制。視頻數(shù)據(jù)連續(xù)且大量，服務(wù)器應(yīng)該具備一定的協(xié)調(diào)各路監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的能力。

　　3.實(shí)時(shí)性。對(duì)于監(jiān)控端的web請(qǐng)求指令響應(yīng)速度，特別是在高負(fù)荷的情況下。

　　4.性能。在多路監(jiān)控請(qǐng)求同時(shí)存在的情況下，系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

　　5.支持串口命令。云臺(tái)控制指令需要串口支持。

　　6.數(shù)據(jù)庫(kù)交互。包括用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)配置參數(shù)等等，都需要實(shí)現(xiàn)脫機(jī)保存。

　　綜上所述，Thttpd在安全性、性能、流量控制等方面有效的滿足系統(tǒng)需要，當(dāng)然，實(shí)時(shí)性也得到很好的保證。下面，結(jié)合源碼，首先實(shí)現(xiàn)Thttpd的基本功能，然后將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、安全性、支持串口命令、數(shù)據(jù)庫(kù)交互的實(shí)現(xiàn)完善起來(lái)。

　　4.Thttpd基本功能的實(shí)現(xiàn)

　　首先，確保在編譯uCLinux內(nèi)核的makemenucONfig這一步，選中busybox中的Thttpd。

　　然后，根據(jù)需要，修改源碼/user/thttpd下的config.h：

　　#defineDEFAULT_PORT80

　　//服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)端口

　　#defineDEFAULT_DIR/home/httpd

　　//設(shè)定服務(wù)器根目錄

　　#defineINDEX_nameindex.html

　　//設(shè)定訪問(wèn)服務(wù)器時(shí)的默認(rèn)主頁(yè)

　　#defineAUTH_FILEpasswd

　　//授權(quán)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)文件

　　#defineCGI_PATTERN/cgi-bin/*.cgi

　　//CGI的文件名格式

　　#defineCGI_PATH/home/httpd/cgi-bin

　　//CGI的所在目錄[nextpage]

　　接下來(lái)，建立服務(wù)器根目錄和文件目錄：

　　由于uCLinux的根文件系統(tǒng)為ROMFS,只讀，因此要在生成文件系統(tǒng)映像之前建立好其中的目錄和文件。首先是Web服務(wù)器根目錄，再是根目錄下的子目錄：文件根目錄和CGI程序目錄。修改/vendor/Samsung/4510B/makefile文件，在ROMFS_DIRS列出的目錄中增加home/httpd(服務(wù)器根目錄和文件根目錄)，home/httpd/cgi-bin(CGI程序目錄)。

　　最后，將監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)頁(yè)和CGI程序分別放在/vendor/Generic/httpd和/vendor/Generic/httpd/cgi-bin中，就可以隨內(nèi)核編譯過(guò)程時(shí)自動(dòng)復(fù)制到image的相關(guān)目錄下。在/vendor/Samsung/4510B/rc中添加thttpd實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)執(zhí)行。

　　5.HTTP基本驗(yàn)證(RFC2617)的實(shí)現(xiàn)

　　首先必須生成存放用戶及其密碼的數(shù)據(jù)庫(kù)文件：

　　由于Thttpd在http驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)上基于b64_decode_table解密，因此需要提供相對(duì)應(yīng)b64加密而成的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。然后，編譯/user/htpasswd.c，切換到相應(yīng)目錄下，

　　執(zhí)行。/htpasswd-cpasswdroot

　　Addingpasswordforroot.

　　Newpassword:

　　Re-typenewpassword:

　　其中，-c表示創(chuàng)建一個(gè)名字為passwd的新的用戶數(shù)據(jù)加密文件，同時(shí)第一個(gè)用戶名為root。

　　之后，將passwd文件復(fù)制到/vendor/Generic/httpd下面，并且注意在thttpd/config.h中define的AUTH_FILE與passwd同名。至此，thttpd的http驗(yàn)證功能就順利添加完成。

　　6.視頻調(diào)度與傳輸

　　在本系統(tǒng)中，模擬視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)AD，采樣等預(yù)處理進(jìn)入支持MPEG4編碼的ASIC芯片壓縮后，打包發(fā)送的任務(wù)由Thttpd完成。

　　在多個(gè)監(jiān)控端請(qǐng)求同時(shí)存在的情況下，指令響應(yīng)本身Thttpd已經(jīng)完成，所以我們只需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

　　在main函數(shù)里Mainloop開(kāi)始之前依次執(zhí)行g(shù)et_device，driver_init，device_init和alloc_resource，interrupt_enable，device_STart，視頻流的編碼壓縮就開(kāi)始了。添加定時(shí)器響應(yīng)函數(shù)，(void)tmr_create((struCTTimeval*)0,transfer_bitstream,(ClientData)mpeg4_fd,0,1);

　　其中mpeg4_fd,是編碼芯片的設(shè)備描述符，transfer_bitstream為響應(yīng)函數(shù)(內(nèi)容略)。

　　然后，根據(jù)Thttpd連接請(qǐng)求的變化，在handle_read與handle_send中添加簡(jiǎn)單相應(yīng)連接有效性判斷的代碼即可完成數(shù)據(jù)調(diào)度與傳輸?shù)墓δ堋?/p>

　　7.串口命令支持

　　云臺(tái)控制指令的發(fā)送需要RS485的支持。

　　在thttpd.c的main函數(shù)里添加設(shè)備支持：打開(kāi)串口設(shè)備。

　　intcom1fd=open(/dev/ttyS1,O_RDWR|O_NOCTTY);

　　傳輸波特率的設(shè)定：

　　tcgetattr(com1fd,&oldtio);

　　cfmakeraw(&oldtio);

　　cfsetispeed(&oldtio,B9600);

　　cfsetospeed(&oldtio,B9600);

　　tcsetattr(com1fd,TCSANOW,&oldtio);

　　在libhttpd.c里包含定義云臺(tái)信令的頭文件后，在httpd_parse_request中添加如下代碼，

　　memcpy(CMD,YT_FOCUS_IN,YT_CMD_NUM);

　　將web請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的云臺(tái)信令存儲(chǔ)在cmd數(shù)組中，最后，由于uclinux把所有設(shè)備作為文件操作，所以可以通過(guò)write(com1fd,cmd,YT_CMD_NUM);將云臺(tái)信令正確發(fā)出去。[nextpage]

　　8.配置信息的保存(MTD驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn))

　　uCLinux在ARM上移植過(guò)程中，它是在BootlOAder初始化系統(tǒng)并重映射內(nèi)存后，由Bootloader將Kernel和根文件系統(tǒng)的映像從FLASH上直接復(fù)制到RAMuCLinux系統(tǒng)起始地址(0x8000)，然后通過(guò)設(shè)定PC值將控制權(quán)交給uCLinux。

　　這種方式采用的是ROMFS文件系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，但ROMFS是只讀文件系統(tǒng)。RAM盤(pán)雖可寫(xiě)但一旦掉電就會(huì)丟失內(nèi)容。若想長(zhǎng)久保存應(yīng)用程序的配置文件可采用兩種方法：一種是將flash上劃出幾個(gè)固定的扇區(qū)可讀可寫(xiě)，用以專(zhuān)門(mén)存放所有要用到的配置文件;另一種是建立可寫(xiě)的JFFS2文件系統(tǒng)。前一種方法代碼簡(jiǎn)單、靈活，適用于不太頻繁的文件寫(xiě)入。后一種實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，但時(shí)間、空間等方面的代價(jià)要高于前一種，適用于非常頻繁的文件寫(xiě)入(比如一分鐘超過(guò)十次)。基于本系統(tǒng)中對(duì)配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)性要求不高，而嵌入式資源又十分寶貴，因此考慮采用第一種方法，這就是MTD(memorytechnologydevice內(nèi)存技術(shù)設(shè)備)。MTD是用于訪問(wèn)memory設(shè)備(ROM、flash)的Linux的子系統(tǒng)。其所有源代碼在/drivers/mtd子目錄下。

　　由于MTD的主要目的是為了使新的memory設(shè)備的驅(qū)動(dòng)更加簡(jiǎn)單，因?yàn)樗橛谔囟ǖ拈W存設(shè)備和文件系統(tǒng)之間，可以理解為它在硬件和上層之間提供了一個(gè)抽象的接口。所以硬件驅(qū)動(dòng)程序不需要知道象JFFS2和FTL那樣的用戶模塊使用的方法。所有它們真正需要提供的就是一組對(duì)底層閃存進(jìn)行read、write和erase操作的簡(jiǎn)單例程，即/mtd目錄下mtd-utils.c相應(yīng)函數(shù)。將mtd-utils.c繼承過(guò)來(lái)，另外，加上手工添加的flash分區(qū)表即可達(dá)到配置文件保存的目的。

　　配置信息的保存

　　本系統(tǒng)只有一片F(xiàn)LASH,大小為2M。擬分區(qū)如下：

　　nAME:bootloader(128KB)，

　　size:0x20000,

　　offset:0x0,

　　mask_flags:MTD_WRITEABLE//只讀分區(qū)

　　name:kernel&rootfs(1856KB)，

　　size:0x1D0000,

　　offset:0x20000

　　name:Systemconfig(64KB)，

　　size:0x10000,

　　offset:0x1F0000

　　將包含本分區(qū)表的文件放在drivers/mtd/map下，并修改相應(yīng)的makefile使之編譯時(shí)有效。

　　然后，選擇適當(dāng)?shù)腗TD用戶模塊，啟用對(duì)閃存的訪問(wèn)：MTD_CHAR和MTD_BLOCK。MTD_CHAR提供對(duì)閃存的原始字符訪問(wèn)，而MTD_BLOCK將閃存設(shè)計(jì)為可以在上面創(chuàng)建文件系統(tǒng)的常規(guī)塊設(shè)備(象IDE磁盤(pán))。與MTD_CHAR關(guān)聯(lián)的設(shè)備是在/vendor/Samsung/4510B/makefile的DEVICES中添加mtd0,c,90,0、mtd1,c,90,2、mtd2,c,90,4，而與MTD_BLOCK關(guān)聯(lián)的設(shè)備是添加mtdblock0,b,30,0、mtdblock1,b,30,1、mtdblock2,b,30,2。

　　最后，需要將MTD子系統(tǒng)編譯到內(nèi)核中，即打開(kāi)makemenuconfig里MTD相關(guān)的選項(xiàng)。

　　9.配置信息的管理

　　在thttpd.c的main函數(shù)，加入open(/dev/mtd2,O_RDWR)可打開(kāi)mtdblock2。將drivers/mtd下mtd-utils.c復(fù)制到user/thttpd目錄下，即可使用其中的一些函數(shù)方便的實(shí)現(xiàn)flash的read和write操作。

　　10.結(jié)語(yǔ)

　　對(duì)于嵌入式Web服務(wù)器的研究和應(yīng)用，其意義是重大的。它為我們管理、控制和監(jiān)測(cè)各種各樣設(shè)備提供了一個(gè)很好的途徑。這種設(shè)備可以是具有有限內(nèi)存資源的8位或16位系統(tǒng)，已足夠提供一個(gè)用戶界面，而且這種方式是基于Internet的。這種設(shè)備可以在世界任何一個(gè)地方，只要它連入Internet就能夠控制它。