【正文】 multisensor data fusion[R], IEEE Instrumentation amp。 這次畢業(yè)設(shè)計能夠順利的完成，首先要感謝郭寶峰老師悉心指導和幫助，特別是系統(tǒng)的一些實現(xiàn)方案的選擇，系統(tǒng)改進的一些建議，以及給我提供的各種資料，讓我能夠更快的投入到具體的系統(tǒng)項目實現(xiàn)過程中；其次要感謝學校讓我暑假能夠留校，這是畢業(yè)設(shè)計能夠完成的前提；最后要感謝的是大學期間教育過我的老師以及幫助過我 的同學、及學長學姐，沒有你們的幫助，我就不能完成這篇論文，謝謝你 們！ 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 25 參考文獻 [1] 童永清 .LINUX C 編程實戰(zhàn) [M].北京 :人 民郵電出版社 ,20xx:253321. [2] 馮國進 .Linux 驅(qū)動程序開發(fā)實例 [M].北京 :機械工業(yè)出版 社 ,20xx:552. [3] 何永琪 .嵌入式 Linux 系統(tǒng)實用開發(fā) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx:50612. [4] 華清遠見嵌入式培訓中心 .嵌入式 Linux 應(yīng)用程序開發(fā) [M].北京 :人民郵電出版社 ,20xx:5103. [5] 李超 ,肖建 .嵌入式 Linux 開發(fā)技術(shù)與應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx:3575. [6] 羅克露 ,陳云川 .嵌入式軟件調(diào)試技術(shù) [M].北京 :電子工業(yè)出版 社 ,20xx:157243. [7] Daniel Solin 著 ,袁鵬飛譯 .24 小時 Qt 編程 [M].人民郵電出版社 ,20xx:111250. [8] Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, and Greg KroahHartman. Linux Device Drivers[M], Third Edition. Copyright 20xx O?Reilly Media, Inc. 0596005903. 308346. 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[10] Macii, D。 （ 4）視頻的實時顯示 由于攝像頭輸出的數(shù)據(jù)是 YUV4:2:2 格式的， 而 qt 版本過低，并不支持 RGB格式的數(shù)據(jù)，因此需要先將 YUV 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 RGB 數(shù)據(jù)，然后還需將 RGB 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為特定格式圖片數(shù)據(jù)，實現(xiàn)中是將它轉(zhuǎn)化為 JPEG 格式的文件，視頻采集的數(shù)據(jù)往往很快，但是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化需要耗費很多時間， 導致 最終視頻顯示有將近 1S 的延遲，而且視頻的連續(xù)性也不 是很好。 解決辦法：安裝更高版本的 qt 軟件和 Linux 發(fā)行版。從本質(zhì)上講設(shè)備驅(qū)動程序主要負責硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)讀寫、參數(shù)配置與中斷處理 ，本節(jié)主要介紹 A/D 驅(qū)動程序的設(shè)計以及對 USB 設(shè)備驅(qū)動程序的框架做一個簡單的介紹，下圖說明了 Linux 驅(qū)動程序的運行原理。 顯示模塊主要是調(diào)用 QT 提供的 API 函數(shù)進行劃線以及不斷的重繪 界面，從 而產(chǎn)生動態(tài)的波形顯示效果，源碼見附錄 2。 Qtopia 開發(fā)環(huán)境 首先是解壓源碼包到根目錄下： tar –jxvf –C / 執(zhí)行特定平臺的配置文件： source 設(shè)置環(huán)境變量： source setARM_QteEnv 環(huán)境搭建好就可以開發(fā) qt 程序了。我們使用的交叉編 譯器是 armlinuxgcc,交叉連接器是 armlinuxld，我們只需要將它們解壓，并將它們的目錄添加到環(huán)境變量中，就可以在任何地方使用相關(guān)工具。make install. 交叉開發(fā)環(huán)境搭建 嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)與通常的軟件開發(fā)的區(qū)別主要是編譯和調(diào)試。下面就是創(chuàng)建自己的根文件系統(tǒng)的一般步驟： ? 創(chuàng)建目錄： mkdir bin dev lib etc proc sbin sys usr mnt tmp var usr/bin usr/lib usr/sbin lib/modules ? 創(chuàng)建設(shè)備文件； mknod –m 666 console c 5 1。 UBOOT 的配置和編譯 ? 選擇使用的開發(fā)板： make smdk6410_config ? 編譯生成 文件： make CROSS_COMPILE=armlinux 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 18 ? 映像下載到開發(fā)板： tftp 0x30000000 ? nand erase 0x0 0x30000 ? nand write 0x30000000 0x0 0x30000 內(nèi)核移植 ? 首先需要將內(nèi)核源代碼清理干凈： make distclean ? 接著就是配置內(nèi)核： make menuconfig ARCH=arm ? 然 后 就 可 以 編 譯 內(nèi) 核 和 內(nèi) 核 模 塊 ： make ARCH=arm CROSS_COMPILE=armlinux ? 最后就是安裝內(nèi)核模塊： make modules_install INSTALL_MOD_PATH=$(INSTALL) 完成以上四個步驟后， linux 內(nèi)核鏡像就在 arch/arm/boot 目錄下，內(nèi)核模塊安裝在$(INSTALL)目錄下。這一階段的代碼通常由匯編語言編寫，為了運行下一階段 的 C 程序代碼還必須設(shè)置好堆棧；第二階段用 C 語言編寫，主要的任務(wù)有，初始化各種硬件設(shè)備，檢測系統(tǒng)內(nèi)存，將內(nèi)核加載到內(nèi)存空間，跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核代碼處，開始執(zhí)行內(nèi)核初始化代碼，控制權(quán)交給內(nèi)核， bootloader的任務(wù)完成。 無線通信的應(yīng)用已深入到我們生活和工作的各個方便，包括日常使用的手機、無線電話等，其中 3G、 WLAN、 UWB、 藍牙、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視都是 21世紀最熱門的無線通信技術(shù)應(yīng)用。本課題用到的主要有 A/D 通道 和 USB 設(shè)備控制器接口及通用 I/O 端口，還有串口，網(wǎng)口，觸摸屏等輔助模塊 。 主控模塊 主控模塊采用廣州天嵌公司的 TQ2440 開發(fā)板，利用它可以大大縮短項目的開發(fā)周期。它們的作用相當于傳統(tǒng)相機中的底片。 輸出引線： +：直流 12V 正極（ +）紅色線； ：公共線（地線），接直流負極（ ）及輸出信號地線（黑色線）。 Return ()。app,SLOT(quit()))。 Qt/Embedded 應(yīng)用程序開發(fā) 圖 41 Qt 應(yīng)用程序流程圖 （ 1）生成一個工程文件 (.pro 文件 ) Progen –t –o （ 2） 新建一個窗體 ./designer （ 3） 生成 Hello 窗體類的頭文件和實現(xiàn)文件 cd uic –o uic –o –impl （ 4）編寫主函數(shù) include “” include 主函數(shù) 類源文件 窗體 工程文件 修改工程文件 Makefile 文件 鏈接工程 可執(zhí)行文件 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 14 int main(int argc,char *argv) { Qapplication app(argc,argv)。插槽是普通的 C++成員函數(shù)，可以被正常調(diào)用，它們唯一的特殊性就是很多信號可以與其相關(guān)聯(lián)。信號和插槽是一種高級接口，應(yīng)用于對象直接的通信，它是 Qt 的核心特性，也是 Qt 區(qū)別與其它工具包的重要地方。由于本課題中 USB攝像頭用到的驅(qū)動是 Linux內(nèi)核提供的萬能驅(qū)動，其實現(xiàn)非常復雜，因此在這里就不過多的闡述，感興趣的讀者可以參考內(nèi)核源代碼 USB驅(qū)動模塊。創(chuàng)建一個 urb 用usb_alloc_urb(int iso_packets, intmem_flags)函數(shù)，釋 放一個 urb用 usb_free_urb(struct urb *urb)函數(shù)，提交一個 urb給 USB核心用 usb_submit_urb(struct urb *urb,gfp_t mem_flags)。 USB 主機 USB主機控制器驅(qū)動負責檢測 USB設(shè)備的連接和拆除，管理 USB接口之間的通信和 USB數(shù)據(jù)的傳輸，為 USB設(shè)備提供電源，其硬件本身一般都是一個 PCI的設(shè)備，主機控制器驅(qū)動涉及到 PCI設(shè)備的驅(qū)動，因此在這里就不討論主機控制器驅(qū)動的開杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 11 發(fā)。因此，研究人員就提出了基于 ARM 的嵌入式醫(yī)療系統(tǒng)。除了作為一個單一的芯片， WUSB 也可以以集成電路的形式集成進母板，集成卡和各種設(shè)備。因為我們的系統(tǒng)允許原來的 USB 設(shè)備驅(qū)動不 用進行修改就可以用于訪問現(xiàn)在的虛擬 USB 設(shè)備，所以我們可以像訪問本地設(shè)備一樣訪問遠杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 10 程的 USB 設(shè)備。其工作原理主要是，通過電化學磷傳感器檢測溶液中有機磷的殘留量并轉(zhuǎn)化成微電信號，再由信號檢測電路及 AD轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)化后的信號發(fā)送給控制單元 ARM 控制電路，然后控制模塊使用 USB總線技術(shù) 將數(shù)據(jù)傳遞給上位機 PC，最后是 PC 機完成數(shù)據(jù)的分析和處理。控制服務(wù)器主要完成截獲用戶發(fā)向資源服務(wù)器認證的請求連接 ，將其轉(zhuǎn)發(fā)到認證服務(wù)器進行用戶的身份認證，當認證成功為用戶建立訪問資源服務(wù)器的透明代理。 USB KEY 現(xiàn)代社會網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及，各種交易都在網(wǎng)上進行，因此網(wǎng)絡(luò)安全問題受到人們的普遍關(guān)注。自從 總線協(xié)議推出后， USB 總線就因其便捷、快速和即插即用等優(yōu)點得到迅速的應(yīng)用。 ? 等時傳輸類型支持周期性、有限的時延和帶寬且數(shù)據(jù)傳輸速率不變的外設(shè)與主機間的數(shù)據(jù)傳輸。每個設(shè)備提供了一個或多個可以與客戶程序通信的接口，每個接口由多個管道組成，它們分別獨立的在客戶程序和設(shè)備的特定端點間傳輸數(shù)據(jù)。每個 通信流最終到達設(shè)備上某個對應(yīng)的端口。 主 機設(shè) 備設(shè) 備H u bH u bH u b設(shè) 備H u b設(shè) 備復 合 設(shè) 備 圖 22 USB 的物理拓撲結(jié)構(gòu) （ 2）總線的邏輯拓撲結(jié)構(gòu) 在物理結(jié)構(gòu)上，設(shè)備通過 Hub 連接到主機上，但在邏輯上，主機是直接與各個邏輯設(shè)備通信的。 如圖 22 圖中的集線器（ Hub）是一組 USB 的連接點，主機中有一個被嵌入的集線器叫根集線器（ root Hub）。以下描述了USB 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)即總線拓撲： （ 1）總線的物理拓撲結(jié)構(gòu) USB 采用四線電 纜，其中兩根是用來傳輸數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游設(shè)備提供電源 。日常生活中，帶有 USB 接口的設(shè)備隨處可見，有鼠標、鍵盤、打印機、掃描儀、攝像頭、 U 盤等幾乎所有的外圍設(shè)備。 嵌入式系統(tǒng)在我們的生活中 隨處可見 ，無所不包，但是嵌入式技術(shù)還在不斷的發(fā)展，未來的發(fā)展趨勢主要有嵌入式微處理器的發(fā)展，使得系統(tǒng)運行更快，功能更強大；隨著因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)更加網(wǎng)絡(luò)化和信息化，各種系統(tǒng)可以統(tǒng)一杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 5 組網(wǎng)，從而達到更加高效管理的目的；嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核更加精簡、功耗和系統(tǒng)成本更低，這些都要求更先進的嵌入式軟件技術(shù)；能夠提供更加友好的人機界面，方便用戶的使用。 ? 消費電子領(lǐng)域。由于芯片技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的 1 32 位嵌入式微控制器應(yīng)用于工業(yè)自動化設(shè)備中，如工業(yè)工程控制、數(shù)控機床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備檢測、石油化工系統(tǒng)，這樣不僅大大減少了人力的需求而且使得控制更加的方便和智能。C/OSII，嵌入式Linux， VxWorks 以及 Wince 等。外圍相關(guān)的硬件電路主要有內(nèi)存 SDRAM， 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 4 NAND FLASH, SD 卡，觸摸屏，顯示器， USB 接口，網(wǎng)卡，串口等接口電路，這些設(shè)備和普通 PC 機上的不同，因為它們需要適應(yīng)于特定場合環(huán)境 。硬件是系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，而軟件是系統(tǒng)實現(xiàn)的靈魂 。其次，嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)以及電子技術(shù)和 各行業(yè)的具體應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，這就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。 正是由于它的體積小，成本低，可靠性高，能夠完成特定的功能，所以在一些特定的場合非常適用 嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)最初是 基于單片機的 。相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進，無線傳感網(wǎng) 絡(luò)將會用于更多的領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可能會因為一些因素 而改變，如環(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)點出現(xiàn)故障或失效， 傳感器、感知對象和觀察者都可能具有移動性等。一方面是傳感器節(jié)點分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始森林采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進行森林防火和環(huán)境監(jiān)測，需要部署大量的傳感器節(jié)點；另一方面，傳感器節(jié)點部署很密集，在一個面積不是很大的空間內(nèi)，密集部署了大量的傳感器節(jié)點。 Linux Application Program 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 目 錄 1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)簡介 ................................................... 1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念 ............................................. 1