（计算机应用技术专业论文）基于嵌入式系统无线接入方式的简易浏览器研究与设计.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着数字化技术的迅猛发展，多媒体技术与因特网应用的迅速普及，计算 机、通信、消费电子( 3 c ) 一体化的趋势日益明显。嵌入式技术已经成为一个研究 的热点，它越来越和人们的生活紧密结合。嵌入式设备广泛应用于生活的各个 方面，从电视机、洗衣机、移动通信设各等家电，到汽车等交通工具。嵌入式 系统进入了一个新的阶段，嵌入式浏览器作为嵌入式系统中的一个重要的网络 应用，越来越被冬厂家看好并纷纷投入技术开发，因此开发具有自主知识产权 的嵌入式测览器有一定的现实意义。 本文主要是研究基于g p i 退无线方式下简易浏览器的设计，从硬件平台的 搭建和软件设计两个方面入手，详细的论述了嵌入式浏览器的研究设计过程。 采用模块化设计思想，提出了网络模块、缓存模块、语法及语义解析模块模块、 显示模块、u i 模块五个基本模块，并给出了每个模块的具体数据结构；实现了 u c 】j n u x 的移植及g p r s 的通讯。 本文共分为6 章。第1 章首先介绍嵌入式系统的概念、组成、特点及历史 发展，并展望嵌入式系统的应用前景。第2 章首先介绍了嵌入式浏览器的概念、 特点，然后对当前主流嵌入式浏览器进行分析，最后提出了本课题嵌入式浏览 器的研究内容。第3 章主要从嵌入式浏览器开发的软、硬平台以及开发流程3 个方面进行论述。首先介绍了基于s 3 c 4 4 b o x 微处理器硬件开发平台及相关功 能模块：接着主要介绍了本课题所用的u c l i n u x 操作系统的构建和所用到的开发 工具：最后介绍了嵌入式软件的开发流程。第4 章是本文的核心部分：嵌入式 浏览嚣的设计与实现。从浏览器开发所涉及到相关技术说起，主要介绍了h n 亿 语言和h 下r p 协议，接着介绍了嵌入式浏览器的总体设计，为嵌入式浏览器勾 勒出一幅开发框图，最后根据这个开发框图给出了每个模块的数据结构。第5 章是本文的实践篇：主要论述了嵌入式浏览器无线通讯的实现。通过对g p r s 网络结构、工作原理、数据传输平台和p p p 协议的认识的基础上，实现g p r s 模块p p p 拨号上网的功能。第6 章对本文全篇迸行全篇总结，并展望下一步工 作。 关键词：嵌入式浏览器，h t t p ，u c l i n u x ，g p r s ，p p p 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t l lt l l er 印i dd e v e l o p m e n to ft 1 1 ed 婷“t e c h n o i o g y ，m m t i m e d i aa n dh l t e m e t a r e 谢d e l yu s e d c o m p u t e r s ，c o n s 啪e re l e c 圩o n i c s ，c o m m u l l i c a 石o n s ( 3 c ) i n t e f a t i o n 订e n di si c r e a s i l l 9 1 yo b v i o l l s a tp r c s e n te m b e d d e d 把c h n o l o g ya sr e s e a r c hh o tp o i n i ta c 乜c o m m o nl i v e ss i 耐f i c a n u y n ee m b e d d e dd e v i c e s 、王d e l yu s e di na 1 1 a s p e c t so fl i f c ，丘o mt vs e 乜，w a s 王l i n gm a c h i n e s ，m o b i l ec o m m u n i c 撕o nd e v i c et o a u t o m o b i l e s e m b e d d e ds y s t e mh a se n t e r e dan e ws 协g e t h ee m b e d d e db r o w s e ra s a ni m p o r t a n tn e t 、o r ka p p l i c a t i o nh 也e 锨l b e d d e ds y s t e mi sf b r e s e e nw e l lb ym o r e a dm o r ec o i n p a i l i e s ，w 1 1 i c hp a ym u c ha n e 耐o nt od e v e l o p i n gt h eb r o w s e r ，a n d t k r e f o r e 吐坨d e v e l o p m e n to f8 n 蜘山e d d e db r o w s e rw i 也i n d e p e n d e n ti n t e l l e 弧l a l p r o p e r t yr i g h t sh a v es o m ep r a c t i c a is 蟾i l i f i c a n c e t h i sp a p e rm a i l l l yi st h er e s e a r c hb a s e do nm e ( 讲r s 州r e l e s sm o d eu n d e rt 1 1 e s 面p l eb r o w s e rd e s i g n ，疳d mh a r d w a r ea n ds o f h v a r ed e s i g np l a 响眦e r e c t e dt w o a r e a s ，ad e t a j l e ds n l d yo nt 1 1 ee m b e d d e db r o w s e rd e s i g np r o c e s s u s e s 也em o d u l a r d e s i j 弘t h o u g h t ，p r o p o s e d 也en e t w o d ( m o d 、l l e ，c a c h em o d u l e ，t h e 瞽a m m 解a n d 也e s e m a i l t i ci n 哪t a t i o nm o d l l l e sn l o d u l e ，t 1 1 ed i s p l a ym o d u l e ，t h eu im o d u l e 丘v e b a s i cm o d u l e s ，a n dh a v e p r o m l c e d e a c hm o d u l e s p e c m cd a t as 廿u a t l l r e ；h a s 呻l e m e n t e d 吐1 eu c l i n u xp o r ca n d 也eg p r sc o m m u n i c a t i o n 1 h i sp 印e ri sd i v i d c d 证os i ) ( c h a p t e r s t h e 丘r s tc h a p t e ri i 灯d d u c e de m b e d d e d s y s t e m 也ec o n c 印t ，傲ec o m p o s i t i o n ，m ec 1 1 a r a c t e r i s t i c 锄dt h eh i s t o r i c a ld e v e l o p m e 鸲 a n dt h ef b r e c a s te m b e d d e ds y s t e mt 王l e 印p l i c a t i o nf o r e g r o u n d t h es e c o n dc h a p t e r i n 仃o d u c e de m b e d d e db r o w s e r 也ec o n c 印t ，t l l ec h a r a c t e r i s t i c ，t h e ne m b e d d e db r o w s e r t ot h ec u r r e n tm a i n s 廿e 锄t oc a n _ yo nt h e 趴a l y s i s ，f i n a l i yc o n c l u d e s 啊mt h et o p i co f a l le m b e d d e db r o w s e rr e s e a r c h i nt r dc h 印t e rm a i n i y 丘m 也ed e v e l o p m e n to fa n e m b e d d e db r 0 、v s e rs o f t w a r ea i l dh 丑r d w a r ep l a t f o n n sa n dd e v e l o p m e n tp r o c e s s e so n t h r e ea s p e c t s f i r s ti n 订0 d u c e di n i c r 0 1 ) r o c e s s o r sb a s e do ns 3 c 4 4 b o xh a r d 眦 d e v e l o p m e n tp l a t f o n n sa i l dr e l a t e d c t i o n a lm o d m e s ，n l e ni m m d u c e d 廿1 em a i n t o p i c sl 王s e d i i lt 1 1 eu c l i n t l ) c 叩e r a t i n gs y s t e ma 1 1 dm el i s e0 fad e v e i o p m e n tt 0 0 1 ， f i n 甜l yi n n d d u c e da ne m b e d d e ds o f n v a r ed e v e l o p m e n tp r o c e s s t h ef o u r t hc h a p t e ri s i i 武汉理工大学硕士学位论文 t h ec o r ep 积o fm i sp 印e r ：趾锄b e d d e db r o w s e rd e s i g l la n dr e a i i z a t i o n f r o mt h e b m w s e ri n v o l v e dmm ed e v e l o p m e mo fr e l a t e dt e c h n o l o g i e ss t a n ，f i r s t n 打0 d u c e d h t m l1 a n g u a g ea n dh t t pp r o t o c 0 1 ，t h e ni n t r o d u c e da ne l b e d d e db r o w s e r 。sd e s i g n f o ra 1 1e m b e d d e db r o w s e r p r o v i d e sad i a g 咖o fad e v e l o p m e m ，f i n a l l y ，a c c o r d i n gt o 也ed e v e l o p m e n to fn l ed i a g r 锄b e l o wf o re a c hm o d u l ed a 诅s t n l c t l l r e n e 船h c h 印t e ri sm ep r a c t i c eo ft h i s 缸i c l e ：mm m d i s c u s s e da 1 1e m b e d d e db r o w s e r 、) l ，i r e l e s sr e a l i z e d t h r o u 曲g p r sn e t w o r ks 饥咖r e ，o p e m t i n gp 咖c i p i e s ，d a 乜 订a n s m i s s i o np l a t f o h na n dp p pa f e e m e n to n 也eb 舔i so fu n d e r g 七a i l d i n ga n d a c h i e 、，i n gg p r sm o d u l ep p pd i a l u pn m c 廿o n s n l es i x t hc h a p t e rc a r r i e so nm ee 以r e s u i m n a r ) rt o 恤i s 枷d ee n d r e ，a i l df o r e c a s tn e x ts t e po f w o r k k e yw o r d s ：e m b e d d e db r o w s e r ，h t t p ，u c l i i l u ) 【，g p r s ，p p p i 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章嵌入式系统 1 1 嵌入式系统的概念 根据匝e e f 国际电气和电子工程师协会) 的定义，嵌入式系统是“控制、监 视或者辅助设备、机器和车间运行的装置” i 】。这主要是从应用上加以定义的， 从中可以看出嵌入式系统工程是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属 装置。 不过，上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓。目前国内一个普遍 被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可以裁剪， 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系 统。 可以从以下几个方面来理解国内对嵌入式系统的定义： 1 ) 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相 结合才会具有生命力、才更具有优势。可以这样理解上述三个方面的含义，即 嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性。 2 ) 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术以及各个行 业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金 密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介入嵌入式系统行业，必 须有一个正确的定位。例如p a l i no s 之所以在p d a 领域占有7 0 以上的市场， 就是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理：而 v x w j r k s 之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和商可靠性。 3 ) 嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、 可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后 在其上开发了适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式 系统的核心往往是一个只有几k b 到几十k b 的微内核，需要根据实际的使用进 行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利地 进行。 4 ) 同时还应该看到，嵌入式系统本身还是个外延极广的名词。凡是与产 品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很 武汉理工大学硕士学位论文 难给它下个准确的定义。现在人们讲嵌入式系统时，某种程度上是指近些年 来比较热的具有操作系统的嵌入式系统。 1 2 嵌入式系统的组成 嵌入式系统通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌 入式应用软件等几大部分组成【2 】。 1 2 1 嵌入式处理器 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件。嵌入式系统处理器与通用处理器 的最大不同点在于嵌入式c p u 大多工作在为特定用户群设计的系统中。它通常 把通用c p u 中许多由板卡完成的任务集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统 设计趋于小型化，并具有高效率、高可靠性等特征。 嵌入式微处理器有许多种流行的处理器核，芯片生产厂家一般都基于这些 处理器核生产不同型号的芯片。 1 1 微控制器( m i c r o c o n 订o l l e ru n i t ，m c u ) 嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一 块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成 r o m 、e p r o m 、r a m 、总线、总线逻辑、定时计数器、w 置t c h d o g 、加、串行 口、脉宽调制输出、a d 、d a 、f l a s hr a m 、e e p r o m 等各种必要功能和外设。 为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生 产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可 以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成 木。 和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小， 从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。 微控制器的片上外设资源般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。 2 ) 数字信号处理器( e m b e d d e dd i 西t a ls i 趴a lp r o c e s s o r e d s p ) d s p 处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法 方面进行了特殊设计，在数字滤波、f f t 、频谱分析等各种仪器上d 8 p 获得了 大规模的应用。 2 武汉理工大学硕士学位论文 3 ) 片上系统( s y s t e mo nc 1 1 j p ，s o c ) s o c ( 片上系统) 是i c 设计的发展趋势。采用s o c 设计技术，可以大幅度 地提高系统的可靠性，减少系统的面积和功耗，降低系统成本，极大地提高系 统的性能价格比。 s o c 芯片已经成为提高移动通信、网络、信息家电、高速计算、多媒体应 用及军用电子系统性能的核心器件。 4 ) 可编程片上系统( s p o c ) 首先它是片上系统( s o c ) ，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能； 其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级， 并具备软硬件在系统可编程的功能【2 】。 1 2 2 嵌入式外围设备 这里所说的嵌入式外围设备，指在一个嵌入式硬件系统中，除了中心控制 部件( m c u 、d s p 、s o c 、s p o c ) 以外的完成存储、通信、保护、调试、显示等 辅助功能的其它部件。根据外围设备的功能可分为以下3 类。 存储器类型：静态易失型存储器( 】地m 、s r f 6 峋、动态存储器( d r a m ) 、非 易失型存储器 o m 、e p r o m 、e e p r o m 、f l a s h ) 。其中，f l a s h ( 闪存) 以可 擦写次数多，存储速度快，容量大及价格便宜等优点在嵌入式领域得到广泛的 应用。 接口类型：目前存在的所有接口在嵌入式领域都有其广泛的应用，但是以 下几种接口，其应用最为广泛，包括r s 2 3 2 接口( 串口) 、i r d a f 红外线接口) 、 s p i ( 串行外围设备接口) 、1 2 c ( 现场总线待定) 、u s b ( 通用串行接口) 、e t l l e m e t ( 以太接口) 和普通并口。 显示类型：c r t 、l c d 和触摸屏等外围显示设备。 1 2 3 嵌入式操作系统 在嵌入式大型系统中，为了使嵌入式开发更方便、快捷，就需要具备相应 的管理存储器分配，中断处理，任务通信和定时器响应，以及提供多任务处理 等功能的稳定的、安全的软件模块集合，即嵌入式操作系统。嵌入式操作系统 的引入大大提高了嵌入式系统的功能，方便了嵌入式应用软件的设计，但同时 3 武汉理工大学硕士学位论文 也占用了宝贵的嵌入式资源。一般在比较大型或需要多任务的应用场合才考虑 使用嵌入式操作系统。 当今流行的嵌入式操作系统包括v x w b r k s 、p s o s 、u c l i n u x 等。每种嵌 入式操作系统都有各自优越性，用户可根据自己的实际应用选择适当的操作系 统。 1 2 4 嵌入式应用软件 嵌入式应用软件是针对特定的实际专业领域的，基于相应的嵌入式硬件平 台的，并能完成用户预期任务的计算机软件。用户的任务可能有时间和精度的 要求。有些嵌入式应用软件需要嵌入式操作系统的支持，但在简单的应用场合 下不需要专门的操作系统。 嵌入式应用软件和普通的应用软件有一定的区别。由于嵌入式应用对成本 十分敏感，因此为减少系统的成本，除了精简每个硬件单元的成本外，尽可能 地减少嵌入式应用软件的资源消耗也是不可忽视的重要因素。这就要求嵌入式 应用软件不但保证正确性、安全性、稳定性以满足应用要求，还要尽可能的优 化。 1 3 嵌入式系统的特点 由于嵌入式系统式应用于特定环境下执行面对专业领域的应用系统，所以 不同于通用型计算机系统应用的多样化和适用性。它与通用的计算机系统相比 具有以下特点p j ： 1 ) 嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式c p u 与通用型的最大不同就 是嵌入式c p u 大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、 体积小、集成度高等特点，能够把通用c p u 中许多由板卡完成的任务集成在芯 片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络 的耦合也越来越紧密。 2 ) 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业 的具体应用相结合的产物。故它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、 不断创新的知识集成系统。因而嵌入式系统的开发和应用不容易在市场上形成 垄断。 4 武汉理工大学硕士学位论文 3 1 嵌入式系统的软硬件必须高效地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同 样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在处理器的具体应用中更具有竞争 力。 4 ) 嵌入式系统的软件是实现嵌入式系统功能的重要环节，它们通常要求固 件化，多被固化在只读存储器中；它们必须高质量高可靠性；有时还要求具有实时 处理能力。 5 ) 嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产 品同步进行的，因此嵌入式产品旦进入市场，就具有较长的生命周期。 6 ) 嵌入式系统本身不具各自开发能力，设计完成以后用户通常不能对其中 的程序功能进行修改，必须有相应的开发工具和环境才能进行开发。 综上所述，嵌入式系统通常与其他设备相结合用于实时控制、监视、管理 或辅助系统中。它具有低成本、低功耗、有限资源等特点，同时它要能保证所 控制设备的实时请求。因此在嵌入式系统中进行软件开发也必须考虑到这些因 素，对一些通用环境下现有的软件不能简单地移植到嵌入式系统中。由于嵌入 式系统资源相差很大，有的可以把现有软件的某个模块进行精简移植，丽有的 则需要在了解原理的前提下进行较大的改进甚至完全重新设计。 1 4 嵌入式系统历史发展 嵌入式系统的出现至今已经有3 0 多年的历史了，嵌入式技术也历经了几个 发展阶段。进入9 0 年代后，以计算机和软件为核心的数字化技术取得了迅猛发 展，不仅广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且深入到家 电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，掀起了一场数字化技术革命。多媒体 技术与1 1 1 t e m e t 的应用迅速普及，消费电子、计算机、通信( 3 c ) 一体化趋势日 趋明显，嵌入式技术再度成为一个研究热点。综观嵌入式技术的发展，大致经 历了以下4 个阶段【4 j p j ： 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、 伺服、指示设各相配合的功能。这种系统大部分应用于些专业性极强的工业 控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控 制，运行结束后清除内存。这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能都相 对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式 武汉理工大学硕士学位论文 系统使用简便、价格很低，以前在国内工业领域应用较为普遍，但是已经远远 不能适应高效的、需要大容量存储介质的现代化工业控制和新兴的信息家电等 领域的需求。 第二阶段是以嵌入式c p u 为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。 这一阶段系统的主要特点是：c p u 种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效 率高；操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用户界面不够 友好：系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这一阶段系统的主要 特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操 作系统内核精小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录 管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大 量的应用程序接口( a p i ) ，开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。 第四阶段是以基于h l t e m e t 为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展 的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于i n t e m e t 之外，但随着i n t e m e t 的发展 以及i n t e m e t 技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与 i n t e m e t 的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。 1 5 嵌入式系统的应用前景 嵌入式系统具有便利灵活、性能价格比高、嵌入性强等特点，可以嵌入到 现有任何信息家电和工业控制系统中。从软件角度来看，嵌入式系统具有系统 所需配置要求较低、系统专业性和实时性较强等特点。随着嵌入式技术的蓬勃 发展，计算机工业也正迈入一个充满挑战和机遇的阶段后p c 时代。后p c 时代是一个真实的阶段，而且是个可以预测的时代。 嵌入式系统的广泛应用已经渗入到我们日常生活的各个方面。在手机、m p 3 、 p d a 、数码相机、电视机，甚至电饭锅、手表里都有嵌入式系统的身影，工业 自动化控制、仪器仪表、汽车、航空航天等领域更是嵌入式系统的天下。据估 计，每年全球嵌入式系统带来的相关工业产值已超过1 万亿美元。随着多功能 手机、便携式多媒体播放机、数码相机、h d t v 和机顶盒等新兴产品逐渐获得 市场的认可，嵌入式系统的市场正在以每年3 0 的速度递增d c 预测) 。 2 0 0 5 年中国嵌入式系统市场上的四大热点应用是：多媒体手机、 d t v 、 6 武汉理工大学硕士学位论文 机顶盒和具有联网功能的智能化工业设各终端。这些热点应用的技术发展趋势 是：手机正在向相机手机、t v 手机、智能手机、双模多模手机和3 g 手机方向 发展； d t v 今年的两个重要发展方向是互联网h d t v 和与调谐器分离，此外， h d m i 、d v i 和各种闪存卡接口也将出现在越来越多的h d t v 上；互联网 玎) t v 市场的崛起将产生对i p 机顶盒的需求，而这将给目前疲软的机顶盒市场带来一 线新的生气；嵌入式工业设备则将集成进更多的通信与联网等智能化功能，并 将在汽车电子市场、医疗电子市场、机床电子市场、室内外视频监控市场和电 子标签市场得到更广泛的应用吲。 嵌入式软件已经成为数字化产品设计创新和软件增值的关键因素，是未来 市场竞争力的重要体现。由于数字化产品具备硬件平台多样性和应用个性化的 特点，因此嵌入式软件呈现出一种高度细分的市场格局，国外产品进入也很难 垄断整个市场，这为我国的软件产业提供了一个难得的发展机遇。后p e 对代 的数字化产品要求强大的网络和多媒体处理能力、易用的界面和丰富的应用功 能。无线网络通讯技术的迅速发展，使更多的信息设备运用无线通讯技术。同 时，j a v a 技术的发展，对开发相关无线通讯软件起到推动作用，因此嵌入式浏 览器、嵌入式服务器、嵌入式多媒体套件、嵌入式g u 】、嵌入式中文、嵌入式 应用套件、嵌入式j a v a 和嵌入式无线通讯软件成为嵌入式软件的基本要素，能 够组合应用或作为产品单独销售，其市场十分巨大。虽然我国目前的嵌入式软 件市场刚刚起步，但巨大的国内软件产品需求和极具发展潜力的国际软件市场， 将给我国软件产业的跨越式发展带来重大机遇。考虑到未来几年内数字化产品 的快速普及促使嵌入式软件需求进一步增大，我们有理由相信，嵌入式软件市 场将超过软件市场的平均增长率，从而成为我国经济的又一个快速增长点。 7 武汉理工人学硕士学位论文 第2 章嵌入式浏览器 2 1 嵌入式浏览器概述 嵌入式浏览器没有一个准确、严格的定义，但从其功能来看，可以从两个 方面进行描述。第一，它是一个网络信息浏览器，网页浏览必须支持h t t p 或w a _ p 等网络协议、h t m l 或w m l 等标记语言甚至j a v a s c r i p t 或w m l s c r i p t 等脚本语言。 第二，这类浏览器必须适合于非p c 资源有限的的嵌入式设备，运行并完整实现 通讯协议、标一记语言所规定的功能，能根据嵌入式设备的多样性而便于裁减， 并满足用户对获取文字、图像、声音、视频等信息的需求【7 1 。 1 ) 从整体看，嵌入式浏览器具有多样性 嵌入式系统是针对各种具体设备设计的，设备的多样性决定了系统的多样 性，也就决定了嵌入式浏览器的多样性根据具体应用的需求，对嵌入式浏览器 进行定制是必须的，在编制代码时，要充分考虑到这一点，使之能方便的进行 修改、裁减。 2 ) 从系统看，嵌入式浏览器的地位举足轻重 嵌入式操作系统和嵌入式浏览器关系是非常密切的，甚至是不可分割的。 嵌入式浏览器是嵌入式操作系统最重要的应用软件，甚至可能成为唯一的直接 支持的应用软件。其他的应用都可以通过p l u g 抽接口、或者直接用m _ m l ， j a v a s c r i p t 及其扩展语言来实现。 在实现互连网的嵌入式系统中，嵌入式操作系统的核心地位和图形用户界 面的开发接口作用在逐渐淡化。嵌入式操作系统成为了浏览器和硬件系统之间 的驱动和底层管理软件。而嵌入式浏览器将成为系统核心，向上层应用软件提 供p l u g i n 接口支持各种应用。 3 ) 从硬件看，嵌入式浏览器要求特殊 任何软件的实现，都离不开硬件系统的有力支持。嵌入式系统对硬件有一 些特殊要求。为节省硬件成本，保证比较低廉的价格，要注意性能价格比。选 择核心处理芯片、r a m 、f l a s h 存储器等硬件时，能省就省。为满足非p c 上网 设备对系统功耗的限制，要选择省电、低散热量的器件。一般采用较低主频的 c p u 。 武汉理工大学硕士学位论文 4 ) 从软件看，嵌入式浏览器的特殊性 由于嵌入式系统、硬件设备的特殊要求，嵌入式浏览器的代码编制有一些 需注意的地方。嵌入式系统中只有很有限的一点点空间，要优化嵌入式浏览器 的代码，保证系统占用存储空间，运行时内存占用都很低。并保证比较高的运 行速度、运行效率。 2 2 嵌入式浏览器的特点 嵌入式浏览器要针对硬件环境、操作系统进行合理设计、量体裁衣，其操 作系统与浏览器的关系相对非嵌入式环境要紧密得多，甚至不可分割。嵌入式 系统最大的特点是多样性，设备生产厂商在芯片选择、系统功能定义、显示设 备特性、耗电限制方面会有许多不同的要求，没有任何嵌入式浏览器可以满足 所有嵌入式系统的要求。 桌面型浏览器通常是基于通用的操作系统，用于桌面电脑如p c 机、m a c 机 等，而嵌入式浏览器通常基于专用系统，和桌面系统的浏览器相比，嵌入式浏 览器具有如下特点吼 1 ) 硬件要求低：嵌入式浏览器可在低至1 0 m i p s 的c p u 上正常运行，其模 块设计使它可被裁减以适合大部分设备的要求。 2 ) 占用空间小：嵌入式浏览器代码占用的空间般少于6 0 0 k b ，其运行时 的内存只需5 0 0 k b ，能满足绝大部分产品的要求。 3 ) 丰富、可扩展的功能：嵌入式浏览器可以支持h 皿江l 4 0 ，h t t p l 1 ， j a v a s c r i p t l 0 ，s s l 3 o 等丰富互联网功能，可自动升级，使用户随时都可增加或 删减一些特性以适应系统的特定要求。嵌入式浏览器提供用户应用程序接口， 能综合各种特别设计的应用程序，充分发挥浏览器的核心功能。 4 ) 易于移植：嵌入式浏览器的模块设计使其适合大部分嵌入式设备的要求， 包括v x w o r k s ，p s o s ，e p o c 3 2 等主导当今嵌入式市场的操作系统。 2 _ 3 当前主流嵌入式浏览器分析 综观目前国内外的嵌入式浏览器产品，己经有一些成熟的商业化产品。下 面列举一些主流的嵌入式浏览器进行简单的分析： 9 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 1i n t e n l e te x p l o r e rf b r1 v n n c e 它是i e 的w i n d o w sc e 版，这也意味着用户为了使用它，必须选用基于 w i n c e 平台的产品，随着微软势力在掌上终端领域的蔓延，w i n c e 版的i e 必将 大行其道。但由于w 协c e 对硬件配置要求比较高，目前主要用于高端终端市场。 这个浏览器控件与桌面i n t e m e te x p l o r e r4 兼容，但是它又是根据w i n d o w sc e 进行优化的，支持下列功能 9 】： 1 ) a c t i v e x 控件、j s c r i p t ( e c m a s c r i p t ) 开发软件、h t m l4 0 、动态h t m l ( d h t m l ) 和层叠式风格页( c a s c a d i n gs t y l es h e e t ，简称c s s ) 。 2 ) 4 0 位和1 2 8 位加密套接字协议层( s e c u r es o c k e t sl a y e r ，简称s s l ) 。 3 ) 可扩展标记语言( e x 把n s i b l em a r k u pl a l l 静a g e ，筒称x m l ) 支持。x m l 以层次式的、结构化的方式描述信息，用于i n t e m e t 数据交换，支持一致的、安 全的事务处理。 4 1g i f 、j p e g 和b m p 图像格式支持 5 ) 离线浏览。 6 ) 与j a v a 虚拟机和d i r e c t x 集成。 2 3 2a c c e s sn e t 行o n t n e t f f o n t 是i n t c m e t 设备最流行的嵌入式浏览器之一。自它1 9 9 5 年问世以来， 已被用在了5 0 多种不同的i n t e m e t 设备中，包括：i f l 把m e t 电视、p d a 、机顶盒 ( s t b ) 、汽车导航系统、迷你电话、h 曲s e r e e n 电话、视频游戏控制台等。 n e t f r o m 在有限的空间里，有很高的运行效率。它由许多的标准模块组成， 包括w e bb r o w s e r ，i m e m e tm a i l ，p p p 驱动、t c p ，i p 模块，及其他h l t e m e t 访问 模块。通过添加可选模块，可以扩展n e t f r o n t 的功能，包括j a v a - v m 、手写识 别模块、s s l 模块、动画模块、流视频音频模块等。 n e t f r o m 的内核小于2 2 0 k b ，它的模块化和可升级的设计，使得设备制造 商可以只选择特定需要的功能。这使得n e t f r o n t 拥有了一个具有全部功能、且 高性能的嵌入式浏览器系统。它只要2 0m b 的r a m 和1 ，o m b 的r o m 。 n 甜1 r o n t 2 5 的一些关键特性【1 0 ； 1 ) 完全支持h 俐l 3 2 、部分h ，r m l 4 o ，f r 锄e s ，j a v a s c r i p t ，c o o k i e s ， w e b p r i n t i n g 和多种语言。 1 0 武汉理j 二大学硕士学位论文 2 1 模块化、可升级的结构，通过应用中的特定模块和p l u g i n s ，可以被增强 3 ) 高层( b r o w s e rk e r n c l ，p l u g i n 模块等等) 和o s i c p u 是独立的，很容易移植 到不同平台和操作系统上。 4 1 独立的用户界面( u i ) 层，设备制造商可以设计自己独特的界面，使浏览器 看起来象是专为他们的产品设计的。 5 、允许硬件和软件共同发展，推向市场的速度加快。 6 1 c s e ( c l i e n ts i d ee x t e n s i o n ) 使以h t m l 为基础的应用的发展成为可能。 2 3 3 z e n 一个并不知名的嵌入式浏览器，但却十分优秀，开放源码项目，不仅支持 表格，支持多种图像格式( g 强、p n g 、j p e g 三种) ，而且在设计上很有特色， z e n 浏览器基于非常理想的模块化结构而设计，根据功能将z e n 清晰地分为网 络模块、解析模块、布局模块、u i 接口模块等。其中，还将涉及到g u i 平台的 部分独立出来，支持g t k 。o f b i s 两种图形g u i ，用户可以通过配置采用不同 的g u i 平台运行，而无须对整个软件进行修改。z e n 的代码量很小，其内核编 译后的= 进制版本可以达到3 0 0 k 左右，运行速度快。缺点是网络功能比较弱， 没有缓冲功能。另外不支持边下载边显示的技术，所以用户等待时间可能较长 【1 1 1 。 2 _ 3 4v i e w 几 e 、删l ( v i e 、v a b l em a r k u pl a i l g l l a g e ) 浏览器是第一个免费的，o p e ns o u r c e 的w e b 浏览器，专门针对嵌入式l i n u x 平台进行开发。e 、州l 的源代码是公 开的，任何人都可以为它开发新的功能、或是对它进行维护。嵌入式l i l l u x 的研 究成果也会对它的发展产生促进作用。它的产生加快了带有浏览器的设备的开 发和应用。例如，掌上电脑，导航系统、迷你电话和机顶盒等。 现在，包括界面的v e 、v m l 浏览器需要2 1m b 的r a m 。当有磁盘镜象时， 仅需要7 6 0 k 。它的第一个版本支持h r m l 3 2 、用户界面和基本的j a v a s c r i d t 解 释器。它基于k d e 的k f h l ( k d e f i l e m a n a g e r ) 和f u k ( f h s t l i g h t t o o l k i t ) ，可以在 标准的x 窗口系统和m i c r o 、v i n d o w s 嵌入式窗口系统下运行。它提供给了0 e m 高质量的，小尺寸的浏览器。 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 5i p a n e l 浏览器 i p a n e l 嵌入式浏览器由深圳茁壮网络公司开发，得到包括国内外众多专业芯 片供应商、设备厂商的测试和移植使用，被认为是世界上最优秀的嵌入式浏览 器之一。i p a n e lw 曲i i 浏览器支持最新互联网标准，如h 孤妞。4 o 】， j a 矾峪c r i p t l 5 ，s s l 3 o ，h t t p l 1 ，c s s l 0 等，并可扩展支持多种插件( m a c r o m e d i a f l a s h ，r e a lp 1 a y e r ) 。针对电视显示设计了特有的字体识别优化显示和抗闪烁算 法，完全支持包括中文、日文、韩文等双字节语言。占用存储空间小，全部主 体4 0 0 k b ，只需1m b 的f l a s h ，1 5 2 m b 的r a m 。对硬件要求低，c p u 的速率 可低至2 0 0 m i p s ，一般可在3 3 m h z 主频以上的c p u 下运行。另外由于i p a l l e l w 曲 i i 浏览器是完全基于嵌入式系统环境设计的，因而有非常好的可移植性【1 2 1 。 2 4 本文的研究内容 本文研究的嵌入式浏览器选用了u c l i n u x 操作系统，通过硬件开发板上的 g p r s 模块实现与h l t e m e t 连接。本浏览器实现的功能主要是对网页的文字信息 的读取。 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章嵌入式开发平台的实现 本章介绍了系统硬件开发平台上各功能模块的实现，然后介绍了软件开发 平台和整个嵌入式软件开发流程。 3 1 硬件开发平台 本论文选用的硬件开发平台是武汉创维特4 4 b o 2 开发板。该硬件平台的 c p u 采用了s 锄s u n g 公司基于a r m 7 t d m i 内核的s 3 c 4 4 8 0 x 微处理器。按照 功能分类，本文所实现的硬件平台主要由微处理器单元、存储器单元、串口通 讯单元、g p r s 通讯模块单元等硬件组成，硬件框图如图3 1 所示。下面分别介 绍各单元的具体实现。 3 1 1 微处理器单元 3 1 ，1 1a r m 微处理器简介 a r m ( a d v a n c e dr i s cm a c l 血e s ) 处理器基于r j s c ( 精简指令集计算机) 技术， 与c i s c ( 复杂指令集计算机) 技术相比其指令集及相应的代码解释机制都得到了 简化，这种简单性使用一个小型廉价的芯片即可实现较高的指令吞吐量及实时 中断响应性能。 a r m 的r j s c 体系结构、低功耗、小体积和高性能适合于便携式、嵌入式 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 和多媒体应用领域，其t h u m b 指令集较好的处理了砒s c 处理器常见的代码大 小问题，系统设计者可以充分利用3 2 位r j s c 内核提供的高性能和大寻址范围。 这使得应用开发可以提高功能和性能而保持有竞争性的系统开销和功耗。 3 1 1 2 a r m 7 t d m i 内核 a r m 7 t d m i 是业界应用最广泛的3 2 位r j s c 嵌入式微处理器内核，是对价 格和耗电敏感应用的最佳选择，允许系统设计者构造小体积、低功耗和高性能 的嵌入式设备。 a i 蝴7 t d m i 具有三级流水线，这种处理器体系结构基于冯诺依曼的 l o a d s t o r e 体系