只要在嵌入式設(shè)備中集成了Web服務(wù)器，就能實現(xiàn)用戶與嵌入式設(shè)備低成本、高通用性的信息交流，即客戶端利用HTTP瀏覽器，在任何時間、任何地點都能實現(xiàn)與嵌入式設(shè)備的信息交互。可以說，嵌入式Web的應(yīng)用極大地促進(jìn)嵌入式設(shè)備，特別是家電設(shè)備、通信終端、儀器儀表的信息交互和遠(yuǎn)程控制功能。

在三網(wǎng)融合的大背景下，通過家庭網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)外部網(wǎng)絡(luò)即電視網(wǎng)、電信網(wǎng)、因特網(wǎng)與家庭內(nèi)部電話、電視、電腦以及家庭電器設(shè)備的通訊，是當(dāng)前家居智能化、現(xiàn)代化的重要發(fā)展趨勢。本文的主要內(nèi)容是研究基于家庭網(wǎng)關(guān)的嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)簡單實用的Web服務(wù)器功能，為外部網(wǎng)絡(luò)提供一個方便快捷地訪問和控制家庭內(nèi)部資源的平臺。由于Android操作系統(tǒng)能方便地將各種應(yīng)用程序嵌入網(wǎng)絡(luò)，以及開放性好、支持硬件豐富的特點，本文選擇Android操作系統(tǒng)作為家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計的軟件平臺來建立Web服務(wù)器。

1 Android系統(tǒng)介紹

Android移動設(shè)備平臺是基于Linux內(nèi)核再度開發(fā)的一個開源的操作系統(tǒng)和軟件平臺，最早期由Google公司進(jìn)行研究和開發(fā)的。后來Goog le為了推廣此技術(shù)，它和中國移動、HTC、三星、摩托羅拉等幾十家手機通信運營商和制造商，建立了開放手機聯(lián)盟，共同開發(fā)Android移動設(shè)備平臺。

Android采用了軟件堆層的架構(gòu)，主要分為三部分：其最底層是基于Linux內(nèi)核進(jìn)行再度開發(fā)的，Linux內(nèi)核只提供最為基礎(chǔ)的功能；中間層包括由C++開發(fā)的虛擬機Virtual Machine（VM）和函數(shù)庫Library；最上層是各種應(yīng)用軟件，包括通話程序、短信程序等。應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，以Java編寫。每個Android應(yīng)用程序都在VM的一個實例中運行，這個實例駐留在一個由Linux內(nèi)核管理的進(jìn)程中。

本文實現(xiàn)的Web應(yīng)用雖然基于Android操作系統(tǒng)，但并不像通常的Android APP那樣，需要一個AndroidManifest．xml文件包含必要的配置信息，且需要一個Activity類來提供UI。因為是Web服務(wù)不需要用戶圖形界面，只要用到Android提供的接口而已，即android．jar，這是一個Java歸檔文件，其中包含構(gòu)建應(yīng)用程序所需的所有的Android SDK類。而且，由于Android VM的原因，不能直接使用．class文件，需要轉(zhuǎn)換為．dex文件，這些內(nèi)容將在下文詳細(xì)介紹。

2 系統(tǒng)設(shè)計

在嵌入式系統(tǒng)中，主控制芯片的選擇對于整個系統(tǒng)性能和良好運行有著至關(guān)重要的影響，在選擇主控芯片的過程中，需綜合考慮芯片自身的性能、兼容性、價格以及后續(xù)的升級等因素。綜合考慮以上因素，本文設(shè)計的家庭網(wǎng)關(guān)采用了Cortex—A8處理器作為硬件平臺。因為Cor tex—A8支持大型的操作系統(tǒng)，高頻率、高級存儲管理及豐富的外設(shè)接口，為Android系統(tǒng)的運行提供了良好的硬件基礎(chǔ)。

一個Web服務(wù)器也被稱為HTTP服務(wù)器，它通過HTTP協(xié)議與客戶端通信。這個客戶端通常指的是Web瀏覽器。Web服務(wù)器監(jiān)聽瀏覽器的服務(wù)請求，根據(jù)用戶請求的類型提供相應(yīng)的服務(wù)；Web服務(wù)器在接收到用戶端的請求后，處理用戶請求并返回需要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常以格式固定、含有文本和圖片的頁面出現(xiàn)在用戶端瀏覽器。本文Web服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計架構(gòu)如圖1所示。

目前常用的嵌入式Web服務(wù)器主要有boa、thttpd、mini_httpd、shttpd和lighttpd等，但它們都不能直接應(yīng)用于Android系統(tǒng)上。本文選用代碼精煉、擴展性強的開源i-jettyWeb服務(wù)器，它可直接運行在Android系統(tǒng)上，為Servlet提供運行環(huán)境鈍能。

Servlet是一種獨立于平臺和協(xié)議的Web服務(wù)器端的Java應(yīng)用程序，可以生成動態(tài)的Web頁面。與傳統(tǒng)的從命令行啟動的Java應(yīng)用程序不同，Servlet由Web服務(wù)器進(jìn)行加載。

一個Web服務(wù)器系統(tǒng)是離不開數(shù)據(jù)庫的支持。SQLite是一款輕型的數(shù)據(jù)庫，是遵守ACID的關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它是針對嵌入式產(chǎn)品而設(shè)計的，它占用資源非常的低，在嵌入式設(shè)備中，可能只需要幾百K的內(nèi)存就夠了。Android平臺集成了SQLite數(shù)據(jù)庫，并提供了操作的API。所以，只要在Servlet中引入開發(fā)Android程序提供的API，就能實現(xiàn)用Servlet操作SQLite。

本文下面主要介紹i—ierry web嵌入式服務(wù)器的搭建，以及如何實現(xiàn)Servlet對SQIrite數(shù)據(jù)庫的操作。

2．1 i-jetty Web服務(wù)器及其安裝

i—jetty是一個將開源Web容器Jetty移植到GoogleAndroid手機平臺的開源項目，可以使嵌入式設(shè)備上運行Web應(yīng)用。Jetty是一個100％由Java實現(xiàn)的、開源的HTYP服務(wù)器和javax．servlet容器，它不僅僅作為一個獨立服務(wù)軟件（如Tomcat）被使用，而且其優(yōu)良的組件（Compone t）設(shè)計、高內(nèi)聚低耦合、高擴展性等特性使得Jetty非常易于作為嵌入式工具使用。總之，Jetty具有的優(yōu)點包括：

1）配置使用簡單；

2）設(shè)計模塊化，代碼簡練易懂；

3）Tomcat的應(yīng)用移植到Jetty基本不用修改；

4）非常適合嵌入式產(chǎn)品，可擴展性好；

i—jetty是使用Java語言編寫的，它的API以一組JAR包的形式發(fā)布。開發(fā)人員可以j將Jetty容器實例化成一個對象，可以迅速為一些獨立運行（stand—alone）的Java應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)和web連接。使用簡單、配置簡單，體積很小，但它的功能齊全，并且還是一個Servlet容器，這就讓動態(tài)網(wǎng)頁實現(xiàn)和后臺操作（例如數(shù)據(jù)庫操作）成為可能。同時，i—jetty可以使用Android的接口，這就降低了開發(fā)的難度和復(fù)雜度。i—jetty與其他主流的服務(wù)器一樣，只要將已經(jīng)做好的Web項目發(fā)布到服務(wù)器的Webapps目錄下，就能實現(xiàn)網(wǎng)站的正常運行，十分的方便。

下面介紹i—jetty服務(wù)器的安裝：

首先，在eclipse里創(chuàng)建i—jetty的android項目，將下載的i—jetty源碼覆蓋進(jìn)去。然后，將下面目錄下的jar引入到i—jetty項目中：C：＼Documents and Settings＼org＼eclipse＼jetty，還需要servlet-api-2．5．jar。最后，編譯i-jetty，并將其安裝到設(shè)備中。此后，即可對服務(wù)器進(jìn)行各種配置。若想要使用自己的Web應(yīng)用，則可以將自己的Web工程打包成war包，并將war包直接放到／sdeard／jetty ／webapps／目錄下。

2．2 Servlet和SQLite的設(shè)計與使用

Servlet是位于服務(wù)器端的Java應(yīng)用程序，它由Web服務(wù)器進(jìn)行加載。Servlet的主要功能在于交互式地瀏覽和修改數(shù)據(jù)，生成動態(tài)Web內(nèi)容。Servlet可以用來擴充Java—enabled Server的基本功能，目前最常使用的是增加Web服務(wù)器的互動性。但它可以被用來擴充任何種類的服務(wù)器，如FTP服務(wù)器。

最早用來產(chǎn)生動態(tài)網(wǎng)頁服務(wù)的方法是CGI（Common Gateway Interface）。它的做法是透過Web服務(wù)器將客戶端的請求送給一個進(jìn)程，這個進(jìn)程再將請求的執(zhí)行結(jié)果傳回客戶端，只要是一個新的請求，不管它是否和先前的請求相同，CGI都產(chǎn)生一個新的進(jìn)程來處理，這樣非常耗費系統(tǒng)資源。在Servlet中每一個請求都是由同一個進(jìn)程下的線程所服務(wù)，而且相同的請求會由同一個線程所執(zhí)行。同時Servlet使用Java語言來開發(fā)的，具有跨平臺特性，而這個優(yōu)點更是CGI所沒有的。因此，Servlet提供了強有力且具有效率的技術(shù)來取代CGI。

要在一個i—jetty的web工程中支持servlet，大致的步驟如下：

1）在ecplise中新建Android項目，并添加servlet的支持文件；

2）在項目中新建servlet并配置web．xml，編寫servlet；

3）編譯完成后會自動生成．class文件，需要將．class文件轉(zhuǎn)換成Android能執(zhí)行的．dex文件；

4）將．dex文件和web．xml等文件按一定順序保存在一個web工程目錄下，然后打包成一個war包。

SQLite是一款輕型的數(shù)據(jù)庫，能夠跟很多程序語言相結(jié)合，比如Tcl、C#、PHP、Java等，還有ODBC接口，同樣比起Mysql、PostgreSQL這兩款開源世界著名的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來講，它的處理速度比它們都快。不像常見的客戶端／服務(wù)器結(jié)構(gòu)范例，SQLite引擎不是個程序與之通信的獨立進(jìn)程，而是連接到程序中成為它的一個主要部分。所以主要的通信協(xié)議是在編程語言內(nèi)的直接API調(diào)用。這在消耗總量、延遲時間和整體簡單性上有積極的作用。整個數(shù)據(jù)庫（定義、表、索引和數(shù)據(jù)本身）都在宿主主機上存儲在一個單一的文件中。Android操作系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)SQLite數(shù)據(jù)庫，提供管理數(shù)據(jù)庫相關(guān)的API。所以，只要在Servlet中引入開發(fā)Android程序提供的API，就能實現(xiàn)用Servlet操作SQLite。Setv let調(diào)用SQLite數(shù)據(jù)庫的方法如下：

首先是數(shù)據(jù)庫的建立，在Android中使用SQLiteDatabase的靜態(tài)方法openOrCreateDatabase（String path，SQLiteDatabae．Cursor Fact ory factory）打開或者創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫。然后創(chuàng)建表，為數(shù)據(jù)庫添加插入數(shù)據(jù)，刪除數(shù)據(jù)，修改數(shù)據(jù)，查詢數(shù)據(jù)等功能。最后是Servlet的設(shè)計，在eclipse中建立Androidproiect，在Web工程中導(dǎo)入android．jar，再引入需要的操作數(shù)據(jù)庫的類：

3 系統(tǒng)方案的測試

將裝載了Android系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)，查到其網(wǎng)絡(luò)連接的IP地址為192．168．137．96，將嵌入式web服務(wù)器i—jetty安裝到該設(shè)備，并且將設(shè)計好的web工程放在SD卡中的／jetty／webapps／目錄下。打開服務(wù)器，設(shè)置好HTTP的通信端口，開啟服務(wù)。

可知，家庭網(wǎng)關(guān)服務(wù)器端的地址為192．168．137．96。啟動i—jetty后，在瀏覽器地址欄輸入192．168．137．96：8080／temp，可以看到系統(tǒng)登陸頁面，如圖2所示。

這是一個用戶登陸界面，輸入用戶名和密碼后，主頁會將輸入信息提交到Login．java的Servlet里，由此Servlet來查詢數(shù)據(jù)庫，判斷該用戶是否合法。當(dāng)用戶合法后，可以進(jìn)入主頁界面，如圖3所示。

4 結(jié)束語

本文首先簡要介紹了Android系統(tǒng)，然后論述了實現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)器和相關(guān)Internet技術(shù)，指出了在Android系統(tǒng)下實現(xiàn)Web服務(wù)器應(yīng)要注意的事項。接著介紹了i—jetty的優(yōu)點以及編譯安裝方法，了解了i—jetty是為數(shù)不多的可以在Android下運行的Web服務(wù)器，并且還是一個Servlet容器。將傳統(tǒng)的CGI與Servlet做了比較，說明了Servlet在Android系統(tǒng)下的優(yōu)勢：Setvlet在動態(tài)網(wǎng)頁的實現(xiàn)方面更有效率。在后臺操作方面，Android并不支持類似PHP的網(wǎng)頁腳本語言，所以，Servlet是一個很好的選擇。在嵌入式系統(tǒng)里存儲信息，SQLite以其方便的操作，無需額外配置，體積小等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。