.....

......

这段源码的第一句表示：当用户按下提交按钮时，网页会以GET的方式向服务器传输提交的数据，提交的数据保存在网页环境变量QUERY_STRING中，然后调用leds.cgi程序，在CGI程序中用指令读出QUERY_STRING中的内容:用C语言很简单，令指针变量data=getenv("QUERY_STRING")即可。

3.3　网页提交数据的两种方式：GET/POST

从效果上讲GET和POST都是用来提交网页数据的，而我们也只是讨论到它们传输数据格式不同而已。在对数据处理时，用GET方式比POST方式来的简单，因为POST必须用单表单，这处理起来相对麻烦^[5]。

在传输数据量方面，GET最多只能传输1024字节，而且数据是以明文形式跟在url后面的，很显然，这也会导致数据安全问题，因为你的账户名和密码可以在历史记录中被看到，造成泄漏^[5]。

POST没有数据长度上的限制，理论上可以无限大，只是受服务器处理能力限制。如果数据是以POST提交的话，则需要先读取CONTENT_LENGTH环境变量, 取得输入数据的长度后, 再由标准输入设备取得这个长度的数据^[5]。

两种方式提交的数据都有自己的编码格式，在网上可以查到相关资料，本次设计提交的数据比较简单，暂时也不用考虑安全问题，因此采用了GET的传输格式^[5]。

3.4　CGI程序的编写

为了避免更多错误，提高编程效率，在用CGI处理GET提交的数据之前，我用fprint函数对指针data获取到的变量输出到文本文件上，以此确定GET数据的真实格式，同样的方法也适用POST，因为网上的资料只提供了编码方式，却没有具体的实际数据给出。用fprint函数输出后，得到了字符串：type1=ping3&type2=ping3&type3=ping2&type4=ping3....这样一来就很好处理了：

char *data; //指针变量，用于储存环境变量QUERY_STRING的字符串

FILE *fp; //文件指针

int type[8]={}; //用来保存type的组别

int ping[8]={}; //用来保存type组相应的值

char i,j,k;

data=getenv("QUERY_STRING"); //获取环境变量的字符串

for(i=0,j=4,k=10;i<8;i++,j+=12,k+=12) //截取组别和相对应的值

{

type[i]=(int)*(data+j)-48; // 获取组别，转化为整型变量

ping[i]=(int)*(data+k)-48; //获取值，转化为整型变量

}

注：指针变量data保存的是字符串，数值1和字符“1”的ASCII值相差48，因此将字符串里的字符强制转化为整形后，减去48就为实际数值。

经过上面程序处理后，数组type和ping元素是一一对应的。这样处理能够简化解码步骤，方便后续程序处理。

解码步骤完成后，接下来就是要将数据保存在文本文档中，供系统读取：

if((fp=fopen("007.txt","w+"))==NULL) //打开一个007.txt文件，若不存在则新建。

exit(0); //文件操作失败则退出

for(i=0;i<8;i++) //把组名按顺序输出到007.txt中

{

fprintf(fp,"%d",type[i]);

}

for(i=0;i<8;i++)

{

fprintf(fp,"%d",ping[i]); //把各组对应的值按顺序输出到007.txt中。

}

fclose(fp); //关闭文件

以上cgi程序实现了对网页提交的数据解码和保存。

但在实际操作时，调用cgi程序后，需要载入新的页面或者刷新网页，所以要求cgi程序能够向服务器返回一段网页源代码。

按照我目前掌握的C语言水平，向浏览器返回源代码只能通过printf()函数，但是如果要求返回的是一个完整的页面的话就需要成百上千条printf()语句，而且，网页源代码中的特殊符号和格式控制符会干扰C语言编译，处理起来相当麻烦。当了解到shell语言能够很方便的将一个文件返回时，就采用程序调用的方式解决上面的问题：

1) 建立一个文本类型的文件（led-result.template），文件的命名也是采用参考例程原来的命名。将网页源代码保存在这个文件里。

2) 用shell语言编写一个cgi程序：

#!/bin/sh

echo "Content-type: text/html; charset=gb2312" //一定要先返回的标签

echo

/bin/cat led-result.template //将文本文档led-result.template里的数据输出

exit 0

并将其命名为led.cgi。

3) 在leds.cgi里调用led.cgi

Leds.cgi是由C语言编写的，linux C语言中程序调用十分方便，仅用一个system()函数 就可以实现：system("/home/plg/led.cgi")。调用时需要将被调用程序的路径一起作为参 数输入。

至此为止，CGI程序编写任务就完成了。

3.5　驱动程序的编写

3.5.1　传感器信息采集驱动

这套智能家居系统信息交互是通过嵌入式芯片的GPIO口电平信号实现的。传感器最终传给IO口的是高或者低电平信号，驱动程序的任务就是读取连接着传感器的IO口电平信号，根据信号信息更新网页信息。GPIO口的电平读取原理和按键读取原理是一样的。因此不必再自己编写底层驱动，传感器信息采集驱动只需要调用按键驱动读取GPIO口即可。下面是一个按键例程^[1]：

int buttons_fd; //保存设备编号

char buttons[8] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0'}; //用于保存按键当前状态

buttons_fd = open("/dev/buttons", 0); //打开按键驱动设备

if (buttons_fd < 0) {

perror("open device buttons"); //打开失败则退出

exit(1);

}

for (;;) {

char current_buttons[8]; //按键值读取缓存

int count_of_changed_key; //输出格式控制

//用read()函数读取实际按键值放入缓存中

if (read(buttons_fd, current_buttons, sizeof current_buttons) != sizeof current_buttons) {

perror("read buttons:"); //读取失败则显示错误信息

exit(1);

}

//循环比较数组buttons[i]和current_buttons[i]中的值，若不相等说明按键i状态改变

for (i = 0, count_of_changed_key = 0; i < sizeof buttons / sizeof buttons[0]; i++) {

if (buttons[i] != current_buttons[i]) {

buttons[i] = current_buttons[i]; //更新button中的值，为下次比较做准备

printf("%skey %d is %s", count_of_changed_key? ", ": "", i+1, buttons[i] == '0' ? "up" : "down"); //输出按键状态

count_of_changed_key++;

}

}

if (count_of_changed_key) {

printf("\n"); //格式控制

}

}

close(buttons_fd);

return 0;

了解了按键例程功能后，我们就可以对它进行移植了。在执行buttons[i] = current_buttons[i];后，button[i]已经保存了相应按键的最新状态，因此可以在这条语句后面加上判断语句，用于更新网页信息：

FILE *fp;

if((fp=fopen("led-result.template","r+"))==NULL) //以读写方式打开网页源码文件

exit(0);

switch (i) //定位到网页源代码中的指定位置

{

case 0:fseek(fp,1864L,0);break;

case 1:fseek(fp,2064L,0);break;

case 2:fseek(fp,2264L,0);break;

case 3:fseek(fp,2464L,0);break;

case 4:fseek(fp,4495L,0);break;

case 5:fseek(fp,4695L,0);break;

case 6:fseek(fp,4895L,0);break;

case 7:fseek(fp,5095L,0);

}

if(buttons[i]=='1') //判断按键状态

fprintf(fp,”1”); //根据案件状态修改网页源码的值，以更改网页显示

else

fprintf(fp,”0”);

fclose(fp);

注：fseek(fp,nL,0)函数是文件定位函数，这里它的作用是定位到fp文件从头开始第n个位置。这里实际上是对网页源码进行修改。

至此，传感器传来的电平信息都会在网页源码中体现，只要刷新网页，就能够看到端口的最新信息。

最后，用交叉编译成生成驱动程序——button。

3.5.2　模拟开关控制驱动

模拟开关控制驱动也是通过GPIO口控制模拟开关的，其本质是控制GPIO口的高点电平的输出。与传感器信息采集驱动一样，也有现存的驱动可供调用，就是LED灯控制驱动，是在/dev下的leds。也就是说我们可以直接通过调用驱动控制，举个简单例子：

fd = open("/dev/leds", 0); //打开led驱动程序

if (fd < 0)

{

perror("open device leds"); //显示错误信息

exit(1);

}

ioctl(fd, 0, 3); //关闭第三盏led灯 （IO口状态为高电平）

close(fd); //关闭驱动程序

打开leds这个驱动后，只需要用ioctl()函数就可以实现对IO口状态控制。

模拟开关驱动主要负责读取cgi程序生成的007.txt文件中的数据，根据数据内容改变GPIO口的状态，同时将GPIO口的状态反馈给网页。

数据读取：

char type_tmp[8]={}; //用于存放读取的组别字符信息

char ping_tmp[8]={}; //用于存放对应组别字符数值

int type[8]={}; //用于存放转化为整形后的组别信息

int ping[8]={}; //用于存放转化为整形后的数值信息

int i,fd;

if((fp=fopen("007.txt","r"))==NULL) //用读的方式打开007.txt文件

exit(0);

fread(type_tmp,1,8,fp); //在fp文件中读取8个1个字节大小数据，保存在type_tmp中

fread(ping_tmp,1,8,fp);

fclose(fp);

for(i=0;i<8;i++)

{

type[i]=(int)*(type_tmp+i)-48; //转换为数值

ping[i]=(int)*(ping_tmp+i)-48;

}

数据读取后重新分类保存在type[]和ping[]中，根据数值改变GPIO口状态：

for(i=0;i<8;i++)

{

num=type[i]-1; //因为总共只有4个led灯口，用num变量控制复用。

if(num>=4)

num-=4;

if(ping[i]==1) //根据组别和数据控制led端口的状态。

ioctl(fd, 1, num);

else if(ping[i]==2)

ioctl(fd, 0, num);

}

端口状态改变后，向网页反馈状态信息，同样利用更改网页源码实现：

if((fp=fopen("led-result.template","r+"))==NULL) //原理同传感器信息采集驱动中部分程序

exit(0);

for(i=0;i<8;i++)

{

switch (i)

{

case 0:fseek(fp,2589L,0);break;

case 1:fseek(fp,2704L,0);break;

case 2:fseek(fp,2819L,0);break;

case 3:fseek(fp,2934L,0);break;

case 4:fseek(fp,5220L,0);break;

case 5:fseek(fp,5335L,0);break;

case 6:fseek(fp,5450L,0);break;

case 7:fseek(fp,5565L,0);break;

}

if(ping[i]==1)

fprintf(fp,"1");

else if(ping[i]==2)

fprintf(fp,"0");

}

fclose(fp);

不管是传感器信息采集驱动还是模拟开关驱动程序，都是需要运行在while(1)循环中，编译完成后在终端中同时打开运行。网页的源码修改后需要刷新才能看到最新信息，因此在可接受范围之内对实时性方面做了如下处理：

①　网页程序中设定网页每十秒钟自动刷新，这样用户看到网页上的信息至少是10内 的。

②　用户在网页页面设定完成点击提交时，cgi程序让页面重新载入，提交后更改会立即被显示出来。

以上处理能够在将设计难度降低到自己的能力范围之内，又不影响系统正常运行。

最后用交叉编译器生成驱动程序——read_type

4．WEB嵌入式只能家居控制系统测试和应用

4.1　软件系统测试

1. 将编译好的驱动程序、网页、cgi程序、图片包发送到开发板/home/plg

2. 在嵌入式系统的终端运行传感器信息采集驱动（button）和模拟开关控制驱动（read_type）。

3. 在客户端浏览器输入开发板静态IP：192.168.1.230，可以看到欢迎界面。

4. 点击“进入系统”进入到简介控制界面，如图8.2。

5. 查看核心板的初始状态：电源指示灯亮，其余不亮.。

6. 在浏览器中选中第一项“洒水”和第二项的“开空调”，点提交后，核心板LED端口电平发生变化，网页也做相应的指示，如图8.3.1和图8.3.2所示。

7. 按下开发板上的K1、K4、K8按键按钮，手动刷新网页（或者等待网页自动刷新），网页上的信息如图8.4所示。

8. 松开按键后，状态恢复安全状态，与图8.3.2一样。

9. 网页上选中“关水”“关空调”选项后，状态重新恢复到图8.2状态。

浏览器提交的设置数据都会被保存在服务器里，因此再一次登陆后可以看到之前的设置。详情在驱动程序中可以看到。

图8.2　智能家居控制系统简介界面

图8.3.1　提交后核心板LED灯情况（第一盏是电源灯）

图8.3.2　提交后网页信息更新情况

图8.4　按下K1、K4、K8后网页显示的信息

5．总结与展望

伴随着人们生活的水平的提高，家居智能化成为人们新的需求，将嵌入式WEB远程控制系统应用在智能家居方面是未来发展的必然趋势。实现基于WEB嵌入式智能家居控制系统最主要的步骤就是将嵌入式、web服务器、家电控制三者结合。传统的PC机服务器存在诸多弊端，嵌入式系统的引入刚好可以解决这方面问题，自然而然的，下一步工作就是在嵌入式下建立服务器，通过cgi程序和服务程序将网页和家电控制结合起来——这也是引导本次毕业设计的主要思路。本次设计虽然完成了，但仅仅算是一个模型，在这个模型基础上还可以做很多改进，如增强网页数据传输安全性，改善网页动态特性，脱离局域网使之能真正在Internet网络上登陆等，这些是智能家居必然要实现的过程，也是今后继续深入的方向。

参考文献

[1]Tiny210用户手册[J].广州友善之臂计算机科技有限公司，2012,08,14

[2]http://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/05/31/2064907.html，boa服务器移植-凌阳教育 Leo chin -博客园。

[3]戴峻峰,宋玉玺.基于嵌入式WEB服务器的智能家居远程监控系统[J].盐城工学院学报(自然科学版),2010,04:50-52+62.

[4]http://zhidao.baidu.com/question/4200172.html,百度知道.

[5]http://www.cnblogs.com/hyddd/archive/2009/03/31/1426026.html.浅谈HTTP中Get与Post的区别-hyddd-博客园

附　件

1、传感器信息采集驱动程序:button

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

int main(void)

{

int buttons_fd;

char buttons[8] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0'};

buttons_fd = open("/dev/buttons", 0);

if (buttons_fd < 0) {

perror("open device buttons");

exit(1);

}

for (;;) {

char current_buttons[8];

int count_of_changed_key;

int i;

struct timeval step;

if (read(buttons_fd, current_buttons, sizeof current_buttons) != sizeof current_buttons) {

perror("read buttons:");

exit(1);

}

for (i = 0; i < sizeof buttons / sizeof buttons[0]; i++) {

if (buttons[i] != current_buttons[i]) {

buttons[i] = current_buttons[i];

FILE *fp;

if((fp=fopen("led-result.template","r+"))==NULL)

exit(0);

switch (i) //定位到网页源代码中的指定位置

{

case 0:fseek(fp,1864L,0);break;

case 1:fseek(fp,2064L,0);break;

case 2:fseek(fp,2264L,0);break;

case 3:fseek(fp,2464L,0);break;

case 4:fseek(fp,4495L,0);break;

case 5:fseek(fp,4695L,0);break;

case 6:fseek(fp,4895L,0);break;

case 7:fseek(fp,5095L,0);

}

if(buttons[i]=='1') //判断按键状态

fprintf(fp,”1”); //根据案件状态修改网页源码的值，以更改网页显示

else

fprintf(fp,”0”);

fclose(fp);

}

}

}

close(buttons_fd);

return 0;

}

2、模拟开关驱动程序：read_type

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

main()

{

FILE *fp;

char type_tmp[8]={};

char ping_tmp[8]={};

int type[8]={};

int ping[8]={};

int i,fd;

for(;;)

{

if((fp=fopen("007.txt","r"))==NULL)

exit(0);

fread(type_tmp,1,8,fp);

fread(ping_tmp,1,8,fp);

fclose(fp);

for(i=0;i<8;i++)

{

type[i]=(int)*(type_tmp+i)-48;

ping[i]=(int)*(ping_tmp+i)-48;

}

fd = open("/dev/leds", 0);

if (fd < 0)

{

perror("open device leds");

exit(1);

}

for(i=0;i<8;i++)

{

num=type[i]-1;

if(num>=4)

num-=4;

if(ping[i]==1)

ioctl(fd, 1, num);

else if(ping[i]==2)

ioctl(fd, 0, num);

}

close(fd);

if((fp=fopen("led-result.template","r+"))==NULL)

exit(0);

for(i=0;i<8;i++)

{

switch (i)

{

case 0:fseek(fp,2589L,0);break;

case 1:fseek(fp,2704L,0);break;

case 2:fseek(fp,2819L,0);break;

case 3:fseek(fp,2934L,0);break;

case 4:fseek(fp,5220L,0);break;

case 5:fseek(fp,5335L,0);break;

case 6:fseek(fp,5450L,0);break;

case 7:fseek(fp,5565L,0);break;

}

if(ping[i]==1)

fprintf(fp,”1”);

else if(ping[i]==2)

fprintf(fp,”0”);

}

fclose(fp);

}

exit(0);

}

3.CGI程序(leds.cgi) C程序：

#include

#include

int main(void)

{

char *data;

FILE *fp;

int type[8]={};

int ping[8]={};

char i,j,k;

data=getenv("QUERY_STRING");

for(i=0,j=4,k=10;i<8;i++,j+=12,k+=12)

{

type[i]=(int)*(data+j)-48;

ping[i]=(int)*(data+k)-48;

}

if((fp=fopen("007.txt","w+"))==NULL)

exit(0);

for(i=0;i<8;i++)

{

fprintf(fp,"%d",type[i]);

}

for(i=0;i<8;i++)

{

fprintf(fp,"%d",ping[i]);

}

fclose(fp);

system("/home/plg/led.cgi");

}

4.CGI程序(led.cgi) shell程序：

#!/bin/sh

echo "Content-type: text/html; charset=gb2312"

echo

/bin/cat led-result.template

exit 0

5.网页源代码：

6. led-result.template中保存的网页源码：

 智能家居控制系统

         

——朴素界面

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	您看到的是我的毕业设计 题目：基于WEB的嵌入式智能家居控制系统 专业：电气工程及其自动化 学院：物理与电子工程学院 班级：电气工程1班 　 指导老师：雷必成 学生姓名：黄礼智

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