导读：
　　随着个人电脑和因特网的迅速发展，嵌入式系统的开发也变的越来越流行，而基于Linux的嵌入式操作系统的开发已经越来越受到人们的关注。uClinux是一款专门用于微型控制领域的嵌入式Linux操作系统。它已经被成功地移植到了很多平台上。
　　这里主要以uClinux嵌入式操作系统为例来介绍嵌入式操作系统的有关知识，并讨论如何在华恒公司的开发套件HHDREZ328—R2上基于uClinux实现Web Server。基于uClinux实现Web Server的主要技术难点是：如何利用嵌入式系统本身有限的资源对信息进行HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP及PPP等协议的处理，使之变成可以在互联网上传输的IP数据包，以及可以在内置Web页上浏览的数据。
　　嵌入式操作系统uClinux
　　嵌入式操作系统EOS（Embedded Operating System）负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度、控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。
　　Linux是一种非常受欢迎的操作系统，它与Unix系统兼容，源代码开放。它现在广泛应用于服务器领域，而更大的影响在于它正逐渐地应用于嵌入式设备。uClinux正是在这种氛围下产生的。uClinux是面向无MMU的CPU的嵌入式操作系统。它的内核是由Linux 2.0 Kernel发展起来的，目前可以支持Linux Kernel Veriosn 2.0.X。由于Linux具有很高的可移植性，所以嵌入式Linux操作系统可以很容易地提供对特定厂家CPU的支持。该嵌入式Linux操作系统使用的是通用Linux API接口，即Posix标准接口。嵌入式Linux操作系统Kernel小于512KB, Kernel及Tools(fs) 小于900kB。
　　该嵌入式Linux操作系统具有强大的网络功能，支持PPP、Enternet等多种网络连接方式，包括完整的TCP/IP协议栈及大量的其他协议。目前，有很多的网络协议正在开发中。另外，由于Linux的开放性，任何新的网络协议可以很容易地加入到内核中。
　　该嵌入式Linux操作系统支持丰富的外部设备。目前在内核级已经实现了对多种外部设备的支持，包括：LCD、触摸屏、键盘、多路串口、Modem、IrDA、PWM音频输出等等。同时，它还支持大量的文件系统：Rom-Disk、Ram-Disk、NFS、ext2、FAT16/32等。
　　基于uClinux应用程序设计
　　总的来说，在uClinux上的开发与标准Linux是很类似的。通常有两种情形：
　　1.基于以太网的开发环境，这种开发方式比较适合团队开发。我们可以把目标机和硬件调试器挂接在局域网上，开发小组可以通过PC机（运行Windows操作系统），以超级终端的形式通过Fterm登陆到运行Linux的主机上。这样每个小组成员都可以编译调试自己的应用程序。在编译通过后，可以通过Fterm以telnet的方式登陆到目标机上，然后通过目标机提供的NFS，mount到 Linux主机，然后就可以调试或运行程序了。采用这种方式比较适合组团开发。
　　2.如果所设计的程序和硬件的关联不大。可以先在标准Linux上编译和调试通过。然后移植到uClinux。将x86上的GCC编译好的应用程序用交叉编译工具来编译。交叉编译通过后，通过网络(nfsmount)运行交叉编译成功的应用程序；如果程序不能正常运行，需修改程序重新编译。检查的重点放在与uClinux的内存特性有关的那部分代码。
　　如果编译时发现错误，那么很可能存在以下问题：
　　(1)交叉编译器或库文件的路径不正确。最彻底的解决办法是重新装一次编译器。
　　(2)遇到库不支持的函数。此时需要自己把函数的实现做成另外一个库供应用程序使用。如果是uClinux本身不支持的调用，那么就需要改写代码了。
　　(3)C++的一些写法不太标准，需要修改。
　　(4)注意fork的问题。uClinux下只有vfork，没有fork。
　　开发平台选择
　　硬件系统
　　华恒公司的HHDREZ328—R2是基于龙珠EZ328的开发套件。龙珠EZ328集成处理器具有丰富的接口资源、低廉的价格、省电低功耗等等个性鲜明的特点，成为Motorola在国内销售最广的处理器。因此，HHDREZ328—R2开发板成为低端手持设备、PDA、显示终端等设备开发商的首选开发平台。其硬件结构如图1所示。
　　
　　
　　图1 硬件结构图
　　软件系统
　　宿主机操作系统采用Red Hat Linux 6.2，完全安装。目标机采用uClinux操作系统。
　　开发模式
　　1.系统开发模式，如图2所示。
　　2.应用程序开发模式
　　直接在目标板上进行开发，并将宿主机和目标板通过串口相连，在宿主PC 机上运行minicom 作为目标板的显示终端，实现在目标板上的调试。下面给出这种TARGET 开发模式下的开发流程，如图3所示。
　　
　　
　　图2 系统开发模式图
　　
　　
　　图3 开发流程图
　　嵌入式Web Server的实现
　　由于要实现的Web Server是用在嵌入式系统里，嵌入式系统的容量和处理速度有很大的限制，因此Web服务器的功能也将受到很大的限制。在这里我们按照Web服务器的原理，实现了服务器的基本功能。
　　工作流程和软件设计
　　整个系统的工作流程如图4所示。当数据包通过相应接口传送到以太网控制器和MCU后,系统内部的TCP/IP堆栈进行数据包解析和流向判断，然后进行解包或者打包的动作，以继续进行后续工作。显然，最终的处理结果都要通过Web Server来进行。
　　
　　
　　图4 系统工作流程
　　网络协议栈的实现
　　通常，所谓的TCP/IP协议是一个四层协议系统，包括数据链路层、网络层(含IP协议)、传输层（含TCP协议）和应用层，每一层负责不同的通信功能。基于TCP/IP协议可以实现多种功能应用，如：HTTP（超文本传输控制协议）、TELNET（远程登录）、FTP（文件传输协议）、（下转第77页）（上接第76页）SMTP（简单邮件传送协议）、SNMP（简单网络管理协议）等。本文主要讨论HTTP，也就是Web Server在应用层的主要构成协议。
　　1.TCP/IP协议栈
　　IP包含编址方案，并提供寻址功能；TCP则是在不同主机的对等进程之间提供可靠的进程间通信。与TCP两端口所连接的实体中，一端为应用程序进程或用户，另一端则为底层协议，如IP协议。TCP在建立连接过程中采用三向握手机制，以保证数据的可靠性。当通信建立以后，就可以在此基础上进行后续的进一步功能扩展，开展例如HTTP、PPP等应用层的协议实现。
　　2.HTTP
　　HTTP(超文本传输协议)服务器可使HTML(超文本链接标示语言)页面，如Web页等和其它文件为客户端所使用。用户可以根据自己的需要添加构成Web Server的所有其它动态或静态元素(无论是否符合HTML标准)。限于篇幅，具体示例不再列出。HTTP是WWW上的协议。当用户要浏览服务器上的一个网页时，一个HTTP 请求就会从用户的浏览器发到HTTP服务器。服务器响应这个请求，把指定的网页传送回来，用户才能够看到网页。
　　E2PROM的编程
　　在Web Server启动以前，要先把资源文件下载到E2PROM中。在这个方案中采用RS232端口从电脑上传输资源文件。下载程序自动从电脑中载入磁盘的目录结构并在E2PROM中创建E2PROM文件系统。
　　不足之处
　　在我们的开发板上有2片1MB的闪存，相当于PC机的硬盘，其中又有一部分来装uClinux嵌入式操作系统，剩下的我们可使用的空间就很小了。这就大大限制了对应用程序功能的开发。在此次开发中，实现了最基本的Web服务器的功能，可以响应浏览器的基本请求，将目录或文件的内容返回给浏览器。
　　小结
　　网络技术正在以惊人的速度渗透到社会的每一个角落，嵌入式产品也不例外。因此，嵌入式Web Server的研究意义深远，而基于uClinux的Web Server的研究与实现更具有一定的实用价值。这里给出了基于uClinux构架Web Server的主要原理和方法，至于采用其它平台或方案的实现步骤及过程大同小异，大家可举一反三。（T111）

本文转自
http://www.oklinux.cn/html/developer/qrs/20070520/25530.html