基于ARM9嵌入式網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

前言

多業(yè)務(wù)光纖接入系統(tǒng)主要利用傳統(tǒng)的SDH和光纜資源，通過光纖延伸原有的TDM專線的覆蓋范圍，使得傳統(tǒng)的固網(wǎng)運營商能夠繼續(xù)提供和擴大專線業(yè)務(wù)。

多業(yè)務(wù)光纖接入系統(tǒng)除了采用傳統(tǒng)的網(wǎng)管軟件外，同時采用了基于Web方式的嵌人式網(wǎng)管系統(tǒng)。本文結(jié)合嵌入式Web服務(wù)器和嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)在接入設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)中的應(yīng)用，對基于ARM9平臺且含有嵌入式Web服務(wù)器和嵌入式數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法進行討論。

嵌入式網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)計概述

嵌入式網(wǎng)管系統(tǒng)基于ARM9硬件平臺和Linux操作系統(tǒng)，采用嵌入式Web服務(wù)器對設(shè)備進行功能配置，采用嵌入式數(shù)據(jù)庫對告警信息進行采集、分析、存儲。管理人員可以通過IE瀏覽器直接訪問設(shè)備上的Web服務(wù)器，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理功能。嵌人式監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。嵌入式網(wǎng)管系統(tǒng)給每個設(shè)備帶來了圖形化的管理，提供了簡單易用的接口，操作簡單而不損失功能。

在本義的系統(tǒng)中，硬件平臺基于AT91RM9200芯片，該芯片采用16／32位ARM920T內(nèi)核，工作速度達180MHz，內(nèi)部集成有64K RAM和128K ROM，并有外部總線擴展接口(EBI)支持多種類型的外部存儲器。對操作系統(tǒng)，本文選擇了開放源代碼及網(wǎng)絡(luò)資源豐富的Linux。嵌入式Linux操作系統(tǒng)可移植性強，用戶通過重新配置，編譯內(nèi)核后，內(nèi)核文件小于500K。

嵌入式Web服務(wù)器和嵌入式數(shù)據(jù)庫的移植

交叉編譯環(huán)境的建立

為了建立交叉編譯環(huán)境，首先需要安裝交叉編譯工具arm-linux-gcc，這里采用cross-2.95.3.tar.gz工具包。將工具包解壓縮安裝到宿主機的／opt目錄下，并配置環(huán)境變量，重啟后就建立起需要的交叉編譯開發(fā)環(huán)境。 嵌入式Web服務(wù)器的移植

嵌入式Web服務(wù)器采用開源的Boa服務(wù)器。Boa是一款單任務(wù)的HTTP服務(wù)器，通過建立HTTP請求列表處理多路HTTP連接請求。同時，它只為CGI程序創(chuàng)建新的進程，在很大程度上節(jié)省了系統(tǒng)資源。

解壓縮boa0.94源碼后，通過.／configure--host=arm-linux-gcc--target=arm-linux命令生成Makefile文件，將其中的GCC修改為arm-linux-gcc，執(zhí)行make命令，即可生成在ARM板上運行的Boa應(yīng)用程序。

Web服務(wù)器的配置

為了能夠在ARM上運行Web服務(wù)器Boa，需要對其運行環(huán)境、參數(shù)等進行設(shè)置，并將最終的配置文件boa.conf置于適當(dāng)位置。通過修改配置文件boa.conf可實現(xiàn)對Web服務(wù)器的配置。部分配置為：偵聽端口使用80端口，訪問日志AccessLog存放于／var／log／boa／access_log，錯誤日志ErrorLog位于／var／log／boa／error.log，文件的根目錄DocumentRoot設(shè)在／home／web／，KeepAliveMax值和KeepAliveTimeout值采用默認值，設(shè)置CGI腳本程序Path為／cgi-bin／，服務(wù)器名ServerName值設(shè)置為webServer；將修改好的配置文件boa.conf存放于嵌入式文件系統(tǒng)根文件／home／web目錄下。最后將含有Boa應(yīng)用程序、boa.conf配置文件及其他相關(guān)CGI腳本程序的ramdisk文件系統(tǒng)通過TFTP服務(wù)器下載到Flash存儲器中。

嵌入式數(shù)據(jù)庫的移植

嵌入式數(shù)據(jù)庫采用開源的SQLite數(shù)據(jù)庫，它是一個輕量級別的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，具有三級模式的結(jié)構(gòu)體系，即用戶模式、邏輯模式和存儲模式。為了使數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序能夠在AT91RM9200+Linux環(huán)境中運行，需要把SQLite移植到Linux平臺上，通過FTP方式下載到目標(biāo)板Linux系統(tǒng)的lib目錄下，將數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序交叉編譯后，通過FTP方式下載到目標(biāo)板Linux文什系統(tǒng)中即可運行。

嵌入式臨近系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于ARM平臺的監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。在硬件平臺加電之后，加載程序負責(zé)對微處理器進行必要的硬件設(shè)置并初始化內(nèi)存。對內(nèi)核映像文件進行解壓縮，在必要的檢查之后，開始內(nèi)核、用戶態(tài)等初始化工作。最后啟動Shell，使嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)運行。在具體的設(shè)計中，硬件所需要的設(shè)備驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)功能支持等，都是通過編譯Linux內(nèi)核完成。

在監(jiān)控系統(tǒng)中，主要任務(wù)由兩個不同的程序(進程)--實時數(shù)據(jù)的采集處理程序和響應(yīng)用戶請求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序完成。由于數(shù)據(jù)采集處理程序獨占RS-232串口，而CGI腳本程序也需要通過串口下發(fā)命令，為了避免多次打開串口，CGI腳本程序通過消息隊列方式與數(shù)據(jù)采集處理程序進行通信，從而實現(xiàn)多個進程同時共用一個串口。

實時數(shù)據(jù)采集程序由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)存儲模塊構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集模塊負責(zé)按照用戶預(yù)先設(shè)定的通信協(xié)議通過RS-232串口周期的下發(fā)查詢命令，并把接收的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存區(qū)。數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)協(xié)議對采集的數(shù)據(jù)進行解析，將解析結(jié)果按照不同的字段進行分類。數(shù)據(jù)存儲模塊將解析結(jié)果按照SQLite數(shù)據(jù)庫浯法要求分別儲存到相應(yīng)的字段中。

響應(yīng)用戶請求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序由Web服務(wù)器(Boa)和響應(yīng)用戶請求的CGI腳本程序兩部分組成：服務(wù)器通過偵聽端口80，偵聽來自網(wǎng)絡(luò)的用戶請求，當(dāng)用戶通過IE瀏覽器向服務(wù)器發(fā)出請求時，肩動響應(yīng)的CGI腳本程序，將請求信息轉(zhuǎn)化為服務(wù)器可以識別的數(shù)據(jù)格式，從SQLiLe數(shù)據(jù)庫中讀取出所需要的信息，再由CGI程序?qū)⑿畔⑥D(zhuǎn)化為Web瀏覽器能夠識別的格式，作為HTTP應(yīng)答消息回送到客戶端顯示。CGI腳本程序完成的功能主要包括：配置、查詢設(shè)備相關(guān)信息及查詢設(shè)備告警信息等。查詢設(shè)備告警信息的CGI腳本程序主要功能代碼如下。

結(jié)語

在嵌入式網(wǎng)管系統(tǒng)中，利用嵌入式Wcb服務(wù)器和嵌入式數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行操作和管理是嵌入式網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展方向。本文所描述的系統(tǒng)縮短了應(yīng)用程序丌發(fā)過程，降低了網(wǎng)管軟件的開發(fā)成本，實現(xiàn)了多用戶數(shù)據(jù)共享。實踐證明，基于ARM9平臺的嵌入式網(wǎng)管系統(tǒng)具有很高的應(yīng)用價值。