嵌入式应用开发笔记之web端设备控制台
前正在学习嵌入式应用开发，非科班，非系统学习，半路出家型选手，但是有一定Linux基础，手头正好有一个嵌入式开发设备，硬件资源如下：
| 主要参数 | 配置 |
|---|---|
| 处理器 | 单核792MHz Cortex® A7处理器 |
| 内存 | DDR3 512MB |
| 存储 | eMMC 4GB/8GB |
| RS232 | 1路调试串口 |
| RS485 | 4路 |
| CAN-bus | 3路 |
| 以太网 | 2路 |
| 软件资源如下： |
- Ubuntu20.04系统
- RT-Linux内核
- 各种驱动程序
我想要把手头这个嵌入式设备的硬件资源都用起来，所以做了一个web端设备控制台应用来练手，其中需要的技术栈有：
- lighttpd
- fcgi
- sqlite3
接下来就是开发过程了，有几个阶段：
- 开发环境搭建
- web服务器及网页设计
- cgi后端代码编写（di/do、led、adc、485、CAN、sqlite3)
开发环境搭建
采用vscode+docker的方案，其中docker容器提供实际编译环境(arm-linux-gnueabihf-gcc等)，vscode用于连接docker容器进行代码编写工作。
docker容器部署在宿主机，安装了必要的软件开发包和编译器，并且添加了异质架构，支持arm64，armhf交叉编译
嵌入式设备提供RS232的调试串口，通过这个串口登录到系统中，然后可以进行一些准备工作，比如修改网路设置，因为我需要使用ssh进行宿主机和设备端的连接，并且web服务器也需要解决网络问题。
宿主机可以联网，设备端暂时无法联网，所以需要额外的软件就需要先在宿主机编译源码，然后再scp到设备端，比如lighttpd和sqlite3，设备端本身是没有的
🧾sqlite3的安装
- 下载[源码](SQLite Download Page)到宿主机(docker)，选择
sqlite-autoconf-3530200.tar.gz这样的包 - 用
tar进行解压缩，并进入到解压后的目录中 - 配置编译环境和输出目录，采用静态编译方式
./configure \ --host=arm-linux-gnueabihf \ --prefix=/tmp/em500/embed_pack/sqlite \ --disable-readline \ --disable-shared \ --enable-staticscp可执行文件sqlite3到设备端- 其余的输出文件
include和lib在cgi代码中会用到
web服务器及网页设计
首先是对lighttpd.conf文件的配置，这个文件决定了嵌入式设备于浏览器交互过程中调用的fcgi代码，如下所示：
fastcgi.server = ( # 把 /api/* 的请求交给 FastCGI 处理 "/cgi-bin/app.fcgi" => ( "app-handler" => ( "socket" => "/tmp/app.fcgi.socket", "check-local" => "disable", # 核心：告诉 lighttpd 用哪个二进制来启动 FCGI 线程池 "bin-path" => "/var/www/cgi-bin/app.fcgi", "max-procs" => 2, # 常驻进程数，嵌入式设 1~3 即可 "idle-timeout"=> 30, ) ), "/cgi-bin/history.fcgi" => ( "history-handler" => ( "socket" => "/tmp/history.fcgi.socket", "check-local" => "disable", "bin-path" => "/var/www/cgi-bin/history.fcgi", "max-procs" => 1, "idle-timeout"=> 30, ) ), )使用到两个fcgi文件：app.fcgi和history.fcgi，这两个fcgi代码在后面介绍
网页的界面设计，借助ai直接生成，很简约，就只有一个页面，页面上的交互控件对应了嵌入式设备本身自带的硬件资源的可控/可读/可写部分，图片如下所示：
在调试cgi功能的时候，有几种调试方式：
- wireshark抓包：查看数据包的详细信息、包括请求头、请求参数等
- 浏览器控制台：查看报错信息
- cgi代码回发调试信息：浏览器弹窗、控制台打印信息
cgi后端代码编写
📢在静态编译时，所有依赖库都需要显式指定，包括系统库
我写了两个fcgi代码，分别是app.fcgi和history.fcgi。
编译history.fcgi的命令如下：
arm-linux-gnueabihf-gcc \ -static \ -o history.fcgi \ history.cpp \ -I$TARGET_DIR/usr/local/include \ -I$TARGET_DIR/sqlite/include \ $TARGET_DIR/usr/local/lib/libfcgi.a \ $TARGET_DIR/sqlite/lib/libsqlite3.a \ -lm \ -ldl \ -lpthread其中app.fcgi的功能是多路Led指示灯控制、多路数字输出(DO)控制、多路数字输入状态(DI)控制、以及多路ADC模拟量采集
对于cgi的交互过程，代码讲解如下：
在web端的js请求：
轮询请求：
const response = await fetch('/cgi-bin/app.fcgi'); const data = await response.json();发送控制命令：
const response = await fetch('/cgi-bin/app.fcgi', { method: 'POST', headers: { 'Content-Type': 'application/json' }, body: JSON.stringify({ type: type, channel: channel,value: value }) }); const result = await response.json();获取历史数据：
const url = `/cgi-bin/history.cgi?dataType=${encodeURIComponent(dataType)}&timeRange=${encodeURIComponent(timeRange)}`; const response = await fetch(url, { method: 'GET' });在设备服务器端：
首先是获取请求信息：
/* 获取请求方法 */ char *method = getenv("REQUEST_METHOD"); /* 获取请求资源url */ char *uri = getenv("REQUEST_URI");分别处理不同请求：
// 处理控制请求（POST） if (strcmp(method, "POST") == 0 && strstr(uri, "/cgi-bin/app.fcgi")) { // 读取 POST 数据 FCGI_fread(post_data + bytes_read,1, content_length - bytes_read, FCGI_stdin); // 解析JSON /* 解析type */ json_get_string(post_data, "\"type\"", type, sizeof(type)); /* 解析channel */ channel = json_get_int(post_data, "\"channel\""); /* 解析value */ value = json_get_int(post_data, "\"value\""); } // 处理状态请求（GET） else if (strcmp(method, "GET") == 0 && strstr(uri, "/cgi-bin/app.fcgi")) { ... }📞调用硬件资源前，需要确保硬件环境准备完成，包括初始化、配置以及权限
在调试过程中发现，DO/DI这些资源多涉及到gpio的配置操作，需要做export，然后才能读写
其次是history.fcgi的功能，读取历史记录，数据库是sqlite3，表结构如下：
CREATE TABLE history( id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, time TEXT, volt TEXT, curr TEXT, soc TEXT, loader TEXT);读取的历史记录效果如下：