智能溫室監控系統是近年來發展起來的節約型設施農業技術，通過計算機綜合控制，在充分利用自然資源的基礎上，調節溫度、濕度、光照強度等環境因素來獲得作物生長的最佳條件，從而達到提高作物產量、改善品質、增加經濟效益的目的。嵌入式系統與Intemet技術的結合是當今發展的趨勢，如何將嵌入式產品與Internet連接起來實現室內設備的統一監控與管理，通過Internet實現對設備行為的訪問與交互是目前研究的熱點。本文提出一種基于嵌入式Web技術的智能溫室監控系統設計方案，系統以嵌入式處理器作為上位機，通過構建嵌入式Web服務器，借助CGI（Common Gateway Interface）技術控制中心與嵌入式Web服務器端之間的動態數據交互，來滿足嵌入式設備直接與Internet聯網的要求，使管理者可以不受空間限制，通過Internet利用Web瀏覽器完成對設備的遠程訪問、監控和維護等操作。

　　1 系統總體設計

　　本設計基于ARM9開發平臺，構建嵌入式開發環境，裁剪移植Linux操作系統。系統采用嵌入式Web服務器對設備進行功能配置，利用溫度、濕度、光照強度傳感器采集數據，采用嵌入式數據庫對監測數據進行分析和存儲。系統通過控制程序協調溫室參數，并對控制參數進行監測，從而為溫室中的作物提供最佳的生長環境。

　　嵌入式網絡監控系統分客戶端主機和現場嵌入Web服務器智能監控設備兩部分，監控系統的結構如圖1所示。

　　客戶端主機通過瀏覽器與Web服務器交互式處理數據，從而實現對網絡智能設備的遠程監控。其中嵌入式Web服務器和監控端位于溫室現場，監控端完成對溫室環境參數（溫度、濕度、等數據）的采集，并將采集結果存入數據庫，通過CGI技術，管理人員通過網絡便可了解溫室內環境情況。系統采用Boa作為嵌入式Web服務器，負責監控、接收和分析用戶請求，傳送靜態頁面和調用后臺CGI（Common Gate Interface）程序。

　　2 系統硬件設計

　　為了保證系統的實用性和可擴展性，系統選用Samsung公司的S3C2440A作為CPU處理器，S3C2440A帶有豐富的外圍接口，是一款高性價比的ARM核SoC芯片，工作頻率最高可達400 MHz。系統硬件結構如圖2所示。

　　系統配置有內存大小為64 M的SDRAM和128 M的Nand Flash。外接320x240的LCD觸摸屏，實現本地用戶人機接口，進行設備管理，通過USB接口連接攝像頭，完成溫室環境的圖像采集；通過DM9000外擴以太網接口實現與無線局域網設備的連接和Interact的連接。另外，系統還擴展有RS485接口，可用于系統的擴展，通過布線連接相應的設備。

　　3 系統軟件設計

　　整個系統軟件結構如圖3所示，數據采集程序通過數據采集設備（傳感器、攝像頭等）按照用戶預先設定的參數周期性的下發查詢命令，將采集到的結果寫入SQLite數據庫，監控人員使用瀏覽器通過Web服務器（Boa）管理和維護系統。

　　網絡服務程序由嵌入式Web服務器和CGI腳本程序兩部分組成：服務器通過監聽80端口，監聽來自網絡的用戶請求，如有用戶請求，則啟動相應的CGI腳本程序，將請求信息轉化為服務器可以識別的數據格式，從SQLite數據庫中讀出所需的信息，再由CGI程序將信息轉化為Web瀏覽器能夠識別的格式，作為HTTP應答消息回送客戶端顯示。CGI腳本程序完成的功能主要包括：配置、查詢設備相關信息及查詢設備告警信息等。

　　3．1 嵌入式Linux操作系統

　　用于嵌入式系統中的操作系統很多，如Linux，Vxworks，Windows CE等。相比而言，Linux兼容POSIX1003．1標準，支持多線程、多任務系統且具有源碼公開、完全免費和廣泛的移植性等特點，使用更加靈活。同時具有強大而穩定的網絡功能和完善的開發工具，支持TCP／IP協議棧，可提供FTP、TELNET等服務，同時還可以通過應用程序向其他系統提供服務。因此，選擇Linux 2．6．32作為嵌入式操作系統。

　　3．2 交叉編譯Boa

　　本系統采用盡可能簡單的嵌入式Web服務器，即Boa，能夠實現HTTP1．1協議的基本內容，支持CGI，支持認證，是一個單任務的HTTP服務器，Boa體積小，只有幾十kB。交叉編譯工具使用的是arm-linux-gcc4．3．2。

　　1）下載Boa源碼包boa-0.94.13targz，解壓后，在boa-0．94．13＼src目錄下運行#／configure命令生成Makefile文件。

　　2）修改Makefile文件，其中：CROSS_COMPILE=／usr／local／arm／4．3．2／bin／arm-linux-。

　　3）運行#make命令，生成可執行程序boa，運行#／usr／loeal／arm／4．3. 2／bin／arm-linux-strip boa命令刪除調試信息。

　　3．3 嵌入式數據庫的移植

　　Sqlite數據庫對嵌入式來說是一個很好的數據庫引擎，可有力地減小應用程序管理數據的開銷。具體的移植過程：

　　1）在Sqlite的官網下載linux版本的Sqlite3．6．23，解壓sqiite-amalgamation-3．6．23．tar．gz并進入sqlite-3．6．23目錄。

　　2）mkdir build在sqlite3.6.23目錄內建立編譯文件夾并進入，Sqlite的編譯就在這個文件夾內進行。

　　3）．．／configure--host=srm-linux--prefix=／usr／local／sqlite3選定編譯器為arm-linux-gcc，并指定安裝目錄為／usr／local／sqlite3，這個路徑是可以根據自己的需要進行修改。

　　4）make &&make install安裝成后在sqfie3目錄下生成bin、include、lib三個文件夾，分別為可執行文件，頭文件與庫文件，由于采用動態編譯，所以生成的庫是動態庫，將它們復制到系統的相應文件夾下。此時，就可以在目標板上運行sqlite3。

　　3．4 CGI程序的設計

　　CGI定義Web服務器與用戶之間訪問與執行程序的標準接口，它使瀏覽器和Web服務器之間具有交互性。圖4表明了本系統中瀏覽器、Web服務器和CGI程序之間的關系。

　　當客戶通過瀏覽器訪問Web服務器時，瀏覽器與Web服務器建立TCP連接并發送HTTP請求，Web服務器收到HTTP請求后，分析請求內容，如果為靜態文檔請求，則直接返回該請求的結果，如果是CGI請求，則Web服務器把該請求通過環境變量、命令行參數或標準輸入的方式傳給指定的CGI程序，同時接管這個CGI程序的標準輸出，CGI程序進行相應的信息處理后，將處理結果以HTML形式的文件送到標準輸出，Web服務器在CGI程序輸出的內容上附加一些頭標信息和狀態行，然后把結果送回瀏覽器。