一种基于ADSP-BF537嵌入式FTP服务器的设计方案

　　随着时代的进步，嵌入式设备的不断发展，社会对通信也提出了越来越高的要求。FTP的全称是File Transfer Protocol（文件传输协议）作为internet上早提供的服务之一，至今仍然被人们广泛使用，FTP是实现文件传输服务的主要的规范。FTP服务器，则是在互联网上提供存储空间的计算机，它们依照FTP协议提供服务。 顾名思义，就是专门用来传输文件的协议。简单地说，支持FTP协议的服务器就是FTP服务器。当需要考虑到文件传输安全、传输质量、访问控制等诸多因素时，FTP服务器就成了解决文件传输问题的关键所在。

　　然而，有时嵌入式系统的开发环境并不支持FTP协议（如ADSP的集成开发环境Visual DSP++），在这种情况下，利用已有的LWIP堆栈中的一些基础函数来构建一个FTP服务器，正是本文要详细探讨的话题。

　 文件传输过程

　　FTP协议与一般的Intemet协议不同。Intemet协议通常采用一个TCP连接来传送信息（如HTTP协议）；而FTP协议则采用两个TCP连接来实现文件的传输，其中一个用来为文件传输下命令，另一个则实现真正的传输过程。图1所示是FTP文件传输的原理图。

　　客户端想要获取存放在服务器上的文件时，应先通过一个预定义的端口号21主动与服务器建立连接，服务器收到请求后，通过3次握手，就可在进行FTP命令处理的用户协议解释器（PI）和服务器协议解释器之间建立一条TCP连接。该连接始终等待用户和服务器之间的通信，并传输用户输入的所有FTP命令和服务器的应答，即FTP传输中的命令连接。

　　当客户通过交互式用户界面向FTP服务器发出要服务器上某一文件的命令时，该命令即被送到用户协议解释器，并由用户协议解释器进行处理。FTP将在服务器端口号20上打开一个数据TCP连接。在数据连接上传送完本次请求需传送的文件之后，它将关闭数据连接，直到再有文件传送请求时再重新打开。因此，在FTP中，控制连接在整个用户会话期间一直打开着，而数据连接则是一条临时连接，当且仅当执行文件传输过程时才被创建。

　　FTP服务器的内部结构可根据不同的需求，选择不同的服务器模式。因为服务器模式决定着设计结构，而不同的设计结构又很大程度地影响着FTP服务器的性能。服务器的模式主要有循环服务器和并发服务器。

　　1. 循环服务器

　　循环服务器只适应于简单的应用协议，它采用客户轮流等待的工作方式。但它的设计、编程、调试和修改都比较简单，在其响应时间可以满足需求的条件下（这个时间可以在本地或全局网络中进行测试），可以采用循环服务器模式。

　　2. 并发服务器

　　如果构建一个响应需要大量的I／O操作，且各个请求所需要的处理时间差别非常大，或服务器在一台多处理器的计算机上运行，则可引入并发性方法来缩短响应时间。大多数并发服务器使用多个进程以及多个线程。其线程可分为两类：主服务器线程和从服务器线程。然而，在有些情况下，一些操作系统创建一个线程的开销很大，服务器无法承担为每个请求或每个连接都创建一个线程的重负时，可采用单线程的并发模式。

　 嵌入式FTP服务器的实现

　　图2所示是以ADSP-BF537为的嵌入式系统的硬件组成框图。图中，基于Blackfin处理器的ADSP--BF537具有接口丰富，性能优良，价格低廉等特点，并具有强大的多媒体数据处理能力。ADSP的集成开发环境Visual DSP++中嵌入了实时操作系统内核VDK，适合于多任务多线程的嵌入式操作。此外，ADI还提供了一个用于Blackfin系列嵌入式处理器的LwIP协议栈端口，利用它可以快速将一个独立的嵌入式应用联网。图2中的BF537可通过网络芯片LAN8187实现与上位机之间的网络通信，同时利用自身的PPI口实现与存储阵列的通信和管理。

 

 　 由于系统中的服务器和客户端在同一个局域网内，考虑到硬件芯片本身的特点，在文件时，与存储阵列的通信只能通过同一套PPI总线，因此，较好的方式是只接受一个用户的请求，于是可构建一个循环服务器来满足需求。

　　出于安全性考虑，服务器通常只接受用户名／密码的登录方式。登录时所需的用户名和密码存放在存储板中。每次收到用户请求信息后，先从存储板处获得已有的用户信息并比较，若与其中任何一个相符合，则发送接受请求信息，否则，回送拒绝信息。用户登陆成功后，服务器会响应它的各种操作。图3所示是FTP服务器的操作流程图。

　　当用户需要文件时，需先获取文件列表。文件列表存放于存储板中，可先由服务器向存储板发送回送文件列表的请求，在得到响应后。再通过网络回送给用户，由用户从中选择所需文件的文件名，并发送给服务器。服务器收到文件名后，先判断其所属的文件夹，再由此向对应存储板发送该文件的命令。存储板通过PPI向管理板回送信息（在此每包数据的大小为64KB），管理板每缓存完十包数据后，将通过网络回送给用户。需要指出的是，一开始，在实际的过程中，有时文件会出现丢帧现象，而且跟网络状况有关。经过分析其原因是网络速度与PPI传输相比过慢而导致接收缓存溢出，从而引起过程中的数据丢失。于是，可采取流控的方式。事实上，存储板并不会一下将所有数据都连续地发送过来，而是每发送完十包以后，再等待控制板的确认包。控制板只有在将所有数据都通过网路发送完毕后，才给存储板发送确认包，以等待接收下的十包数据。以此循环，直至完成。其命令处理流程图如图4所示。

　 FTP的使用

　　在FTP的使用当中，用户经常遇到两个概念：""（Download）和"上载"（Upload）。""文件就是从远程主机拷贝文件至自己的计算机上；"上载"文件就是将文件从自己的计算机中拷贝至远程主机上。用Internet语言来说，用户可通过客户机程序向（从）远程主机上载（）文件。

　　使用FTP时必须首先登录，在远程主机上获得相应的权限以后，方可上传或文件。也就是说，要想同哪一台计算机传送文件，就必须具有哪一台计算机的适当授权。换言之，除非有用户ID和口令，否则便无法传送文件。这种情况违背了Internet的开放性，Internet上的FTP主机何止千万，不可能要求每个用户在每一台主机上都拥有帐号。匿名FTP就是为解决这个问题而产生的。

　　匿名FTP是这样一种机制，用户可通过它连接到远程主机上，并从其文件，而无需成为其注册用户。系统管理员建立了一个特殊的用户ID，名为anonymous,Internet上的任何人在任何地方都可使用该用户ID。

　　通过FTP程序连接匿名FTP主机的方式同连接普通FTP主机的方式差不多，只是在要求提供用户标识ID时必须输入anonymous，该用户ID的口令可以是任意的字符串。习惯上，用自己的E-mail地址作为口令，使系统维护程序能够记录下来谁在存取这些文件。

　　值得注意的是，匿名FTP不适用于所有Internet主机，它只适用于那些提供了这项服务的主机。

　　当远程主机提供匿名FTP服务时，会指定某些目录向公众开放，允许匿名存取。系统中的其余目录则处于隐匿状态。作为一种安全措施，大多数匿名FTP主机都允许用户从其文件，而不允许用户向其上载文件，也就是说，用户可将匿名FTP主机上的所有文件全部拷贝到自己的机器上，但不能将自己机器上的任何一个文件拷贝至匿名FTP主机上。即使有些匿名FTP主机确实允许用户上载文件，用户也只能将文件上载至某一指定上载目录中。随后，系统管理员会去检查这些文件，他会将这些文件移至另一个公共目录中，供其他用户，利用这种方式，远程主机的用户得到了保护，避免了有人上载有问题的文件，如带病毒的文件。

　　作为一个Internet用户，可通过FTP在任何两台Internet主机之间拷贝文件。但是，实际上大多数人只有一个Internet帐户，FTP主要用于公共文件，例如共享软件、各公司技术支持文件等。

　　Internet上有成千上万台匿名FTP主机，这些主机上存放着数不清的文件，供用户拷贝。实际上，几乎所有类型的信息，所有类型的计算机程序都可以在Internet上找到。这是Internet吸引我们的重要原因之一。

　　匿名FTP使用户有机会存取到世界上的信息库，这个信息库是日积月累起来的，并且还在不断增长，永不关闭，涉及到几乎所有主题。而且，这一切是的。

　　匿名FTP是Internet网上发布软件的常用方法。Internet之所以能延续到今天，是因为人们使用通过标准协议提供标准服务的程序。像这样的程序，有许多就是通过匿名FTP发布的，任何人都可以存取它们。

　　Internet中的有数目巨大的匿名FTP主机以及更多的文件，那么到底怎样才能知道某一特定文件位于哪个匿名FTP主机上的那个目录中呢？这正是 Archie服务器所要完成的工作。Archie将自动在FTP主机中进行搜索，构造一个包含全部文件目录信息的数据库，使你可以直接找到所需文件的位置信息。

　 结束语

　　在嵌入式系统中，依靠通信技术可以创造出很多十分有用的产品，本文重点介绍了一个以DSP为所构建的嵌入式FTP服务器的实现方法。且经实际检验，运行状况良好。本方法对其它形式的嵌入式系统的FTP功能，也有很强的借鉴意义。