【正文】 ication with Qtopia and Linux drivers, also introduced some contents of the USB protocol. Keyword: Wireless sensor work。 Linux Device Driver。 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的特征 一、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)：大規(guī)模 主要體現(xiàn)在兩方面。 三、動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)。 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的主要用途 目前，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要集中在以下一個(gè)領(lǐng)域：首先就是環(huán)境的檢測(cè)和保護(hù)，它可以跟蹤候鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)的遷移，研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響，監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤成分等；然后就是應(yīng) 用于醫(yī)療護(hù)理，通過(guò)在鞋、家具以及家用電器中嵌入式傳感器，幫助老齡及殘障人士的家庭生活，利用無(wú)線通信將傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便的進(jìn)行護(hù)理；接著就是軍事領(lǐng)域，由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途 ；最后無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)還被應(yīng)用于其他的一些領(lǐng)域，比如一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過(guò)它實(shí)施安全檢測(cè)，也可以用在交通領(lǐng)域作為車(chē)輛監(jiān)控的有力工具。目前國(guó)內(nèi)一個(gè)普遍被認(rèn)可的定義是：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)于系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。首先，嵌入式系統(tǒng)必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更具有優(yōu)勢(shì)。 嵌入式系統(tǒng)的組成 嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和嵌入式軟件組成。在嵌入式系統(tǒng)中常用的 CPU 體系有 ARM, PowerPC, MIPS, ColdFire, Intel8051, Atmel AVR 等，其中 ARM 是目前用途最廣，產(chǎn)品出貨量最大的， PowerPC 和 MIPS 主要用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理和某些工業(yè)控制場(chǎng)合， Intel8051 和 Atmel AVR 都屬于功能相對(duì)簡(jiǎn)單的單片機(jī)產(chǎn)品，但它們?cè)谝恍┑投说念I(lǐng)域應(yīng)用還是十分廣泛的。目前嵌入式操作系統(tǒng)一般有 181。 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域包括： ? 工業(yè)控制領(lǐng)域 。這將是嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域 之一 ，各種信息家電的網(wǎng)絡(luò)化智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個(gè)方便、快捷和安全的新環(huán)境，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制家里的一切，水、電 、煤氣表的遠(yuǎn)程控制，安全防火、防盜系統(tǒng)等等，只有想不到的，沒(méi)有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)做不到的。各種軍事設(shè)備，火炮控制系統(tǒng)，月球車(chē)，導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)等等都是嵌入式系統(tǒng)。 USB 接口除了使用方便、傳輸速度快外，它還具有熱插拔的特性，這也是為什么現(xiàn)在越來(lái)越多的設(shè)備支持 USB 接口的原因。 USB 協(xié)議系統(tǒng) 架構(gòu) USB 協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) USB 協(xié)議子系統(tǒng)系統(tǒng)包括主機(jī)和設(shè)備兩部分，其組成采用 以下的層次結(jié)構(gòu)： 客戶軟件 設(shè)備功能U S B 系統(tǒng)軟件 U S B 邏輯設(shè)備U S B 總線接口 USB 總線接口互聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)管理控制管道U S B 接口電纜主機(jī) 設(shè)備邏輯信號(hào)傳輸路徑實(shí)際信號(hào)傳輸路徑功 能 層U S B 設(shè) 備 層U S B 總 線 接口 層 圖 21 USB 系統(tǒng)的分層 圖 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 如圖 21 所示，主機(jī)與 USB 設(shè)備間的連接使用許多層上的 邏輯 連接組成， 就如同 TCP/IP 協(xié)議各層次關(guān)系一樣， 即總線接口層、設(shè)備層和功能層。 USB 系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成： USB 主機(jī)， USB 集線器和 USB 設(shè)備，采用級(jí)聯(lián)星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè) USB 主機(jī)。許多不同功能的設(shè)備放在一起構(gòu)成一個(gè)復(fù)合設(shè)備。每種通信流都采用了某種總線訪問(wèn)方杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 法來(lái)完成主機(jī)上的軟件與設(shè)備之間的通信。這些傳輸數(shù)據(jù)被當(dāng)做連續(xù)的比特流。 ? 控 制傳輸類(lèi)型支持外設(shè)與主機(jī)之間的控制、狀態(tài)及配置等信息的傳輸，為外設(shè)與主機(jī)之間提供一個(gè)控制通道，每種外設(shè)都支持控制傳輸類(lèi)型，這樣主機(jī)與外設(shè)之間就可以傳輸配置、命令和狀態(tài)信息。 ? 批量傳輸類(lèi)型支持打印機(jī)、掃描儀、 U盤(pán)等設(shè)備，這些外設(shè)與主機(jī)間傳輸數(shù)據(jù)量大，只有 USB滿足帶寬的情況下才進(jìn)行 該類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳輸 USB 的應(yīng)用 虛擬儀器 虛擬儀器 [3]是基于計(jì)算機(jī)的信號(hào)測(cè)量技術(shù)，與傳統(tǒng)的儀器相比，虛擬儀器在各個(gè)方面都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)采用的總線標(biāo)準(zhǔn)，虛擬儀器分為 PCI 總線式、VXI 總線式以及 PXI 總線式。各個(gè)模塊運(yùn)行相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)特定的功能。該系統(tǒng)主要由認(rèn)證服務(wù)器、認(rèn)證客戶端、資源服務(wù)器及控制服務(wù)器組成。 有 機(jī)磷農(nóng)藥檢測(cè)系統(tǒng) 為了實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的殘留量進(jìn)行快速有效地檢測(cè)，研究人員設(shè)計(jì)了一種基于 USB 的有機(jī)磷農(nóng)藥檢測(cè)系統(tǒng) [2]。通過(guò)開(kāi)發(fā) USB 協(xié)議傳輸事務(wù)，我們可以實(shí)現(xiàn) USB 事務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，遠(yuǎn)程的主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就可以對(duì)本地的 USB從設(shè)備發(fā)起事務(wù)傳輸，這樣就實(shí)現(xiàn)了 USB總線上的多主設(shè)備模型。隨著集成電路，無(wú)線電以及無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線 USB 技術(shù)也會(huì)得到快速的應(yīng)用，現(xiàn)在 WUSB[8]無(wú)線電在移動(dòng)終端上的應(yīng)用已經(jīng)成為可能。但是，如何將這些高科技應(yīng)用形成一個(gè)低成本更人性化的系統(tǒng)將是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槟壳斑@樣的系統(tǒng)大多是基于 PC 的各種檢查設(shè)備，這樣導(dǎo)致成本很高而且不方便。 USB 驅(qū)動(dòng) USB驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)涉及主機(jī)驅(qū)動(dòng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)兩個(gè)部分， USB主機(jī)控制器主要有 UHCI， OHCI,EHCI和 OTG四種主要類(lèi)型的主機(jī)控制器， USB設(shè)備一般按類(lèi)來(lái)分，有存儲(chǔ)類(lèi)、人機(jī)接口類(lèi)、通信類(lèi)等，驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)也是對(duì)于特定的類(lèi)而不是某個(gè)設(shè)備。 USB核心用 usb_driver來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè) USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)用 usb_register(struct usb_driver *driver)和 usb_deregister(struct usb_driver *)注冊(cè)和注銷(xiāo) USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)，struct usb_device_id用來(lái)描述 USB設(shè)備的功能和類(lèi)別，通常 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)會(huì)根據(jù)usb_device_id來(lái)判斷 USB設(shè)備是否是自身支持的設(shè)備， USB體系的各個(gè)模塊之間使用 USB請(qǐng)求塊進(jìn)行信息的傳遞 ,它用 struct urb 結(jié)構(gòu)描述。 這只是一般驅(qū)動(dòng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)的基本 步驟，實(shí)際的驅(qū)動(dòng)比這要復(fù)雜得多。 信號(hào)和插槽機(jī)制是 Qt 的核心機(jī)制，要精通 Qt 編程就必須對(duì)信號(hào) 和插槽有所了解。當(dāng)一個(gè)信號(hào)被發(fā)射時(shí)，與其相關(guān)聯(lián)的插槽就將被執(zhí)行，就像一個(gè)正常的函數(shù)調(diào)用一樣，信號(hào)和插槽機(jī)制完全獨(dú)立與任何 GUI 事件循環(huán)。 Qt/Embedded 常用類(lèi) 控件屬性類(lèi) QChar 類(lèi)是 Qt 中用于表示一個(gè)字符的類(lèi)，類(lèi)內(nèi)部用兩個(gè)字節(jié)的 Unicode 編碼來(lái)表示一個(gè)字符； QString 類(lèi)是 Qt 中用于表示字符串的類(lèi)，它采用 Unicode 內(nèi)部編碼，可以表示世界上大多數(shù)語(yǔ)言的文字，它的存儲(chǔ)有引用計(jì)數(shù)，當(dāng)一個(gè) Qstring 對(duì)象被復(fù)制為另一個(gè) Qstring 對(duì)象時(shí)，它們實(shí)際上指向相同的存儲(chǔ)空間，僅僅是增加了一個(gè)引用計(jì)數(shù)，采用“按需復(fù)制”技術(shù)，當(dāng)指向相同存儲(chǔ)空間的多個(gè) Qstring 對(duì)象中的一個(gè)要被修改 時(shí)，將真正復(fù)制一個(gè)新的字符串并進(jìn)行修改； QPoint 類(lèi)代表一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，它可以認(rèn)為是一個(gè)整型的橫坐標(biāo)和一個(gè)整型的縱坐標(biāo)的組合； QSize 類(lèi)代表一個(gè)矩形區(qū)域的大小，它可以認(rèn)為是由一個(gè)整型的寬度和整型的高度組合而成的； QRect 類(lèi)代表一個(gè)矩形區(qū)域，它可以認(rèn)為是一個(gè) QPoint 對(duì)象和一個(gè) QSize 對(duì)象的組合， QPoint 對(duì)象是它的左上角的坐標(biāo)， QSize 對(duì)象則是它的大小； QFont 類(lèi)代表字體； 常用控件類(lèi) QPixmap 類(lèi)代表圖像 ； QIcon 類(lèi)代表圖標(biāo)，可以是一系列圖像的組合，每個(gè) 圖像代表窗口的某種狀態(tài)杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 下應(yīng)該顯示的圖標(biāo)； QWidget 類(lèi)代表一般的窗口，其他的窗口類(lèi)都是從 QWidget 類(lèi)集成出來(lái)的； Qdialog 類(lèi)代表普通的對(duì)話框； Qlabel類(lèi)代表標(biāo)簽，用于顯示文本或圖像的窗口部件； QpushButton 類(lèi)代表按鈕； QcheckBox 類(lèi)代表復(fù)選按鈕； QradioButton 類(lèi)表示單選按鈕； QlineEdit 類(lèi)表示編輯框； 這些都是 Qt 開(kāi)發(fā)過(guò)程中常用的控件類(lèi)， Qt 中還有許多的控件。dlg,SIGNAL(clicked()),amp。 ()。 （ 1）本監(jiān)聽(tīng)器能在 40 度到 20 度的氣溫下長(zhǎng)期工作； （ 2）信號(hào)輸出引線能長(zhǎng)達(dá) 1000 米； （ 3）靜態(tài)電流： ； （ 4）供電電壓： 12v 直流 （ 5）最大不失真輸出信號(hào)電壓 ； （ 6）監(jiān)聽(tīng)場(chǎng)合 100 平方米內(nèi)不會(huì)失真。 USB 攝像頭 目前市場(chǎng)上主流攝像頭使用的感光元件 主要是 CCD 何 CMOS 兩種。 主控模塊是 TQ2440 開(kāi)發(fā)板，它提供了 USB 接口，因此只需將 USB 攝像頭接杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 在其接口上就完成了硬件方面的工作 ，其主要開(kāi)發(fā)過(guò)程在軟件方面。這些資源對(duì)于開(kāi)發(fā)一些嵌入式系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)足夠。衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個(gè)或多個(gè)地球站之間或移動(dòng)物體之間建立微波通信聯(lián)系。 UBOOT[4]移植 系統(tǒng)的 bootloader 主要是完成兩個(gè)階段的工作，第一階段， bootloader 執(zhí)行最基本的硬件初始化操作，如關(guān)中斷、關(guān)閉看門(mén)狗以及避免處理器被復(fù)位、關(guān)閉 MMU和處理器緩存、設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘和初始化內(nèi)存等。 讀寫(xiě) NAND FLASH： ? Nand erase 0x30000 0x300000 把 Flash 從地址 0x30000 開(kāi)始的長(zhǎng)度為0x300000 的區(qū)域擦除； ? Nand write 0x30008000 0x30000 0x300000 把內(nèi)存地址 0x30008000 開(kāi)始的數(shù)據(jù)寫(xiě)入 Flash 中從地址 0x30000 開(kāi)始的區(qū)域，寫(xiě)入的長(zhǎng)度為 0x300000字節(jié)； ? Nand read 0x30008000 0x30000 0x300000 把 Flash 中從地址 0x30000 開(kāi)始的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中地址 0x30008000開(kāi)始的區(qū)域，讀取長(zhǎng)度為 0x300000字節(jié)。首先它起到其他文件系統(tǒng)的“根”的作用，其次它要包含 linux 系統(tǒng)初始化所需的目錄和關(guān)鍵文件，否則即使內(nèi)核成功啟動(dòng)也無(wú)法執(zhí)行其它應(yīng)用 程序，無(wú)法與用戶交互，整個(gè)系統(tǒng)也就無(wú)法使用。make ARCH=arm CROSS_COMPILE=armlinux。 交叉編譯工具 在嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們往往使用現(xiàn)成的交叉編譯器，這樣大大縮短了開(kāi)發(fā)周期。 在宿主機(jī)上運(yùn)行的是 armlinuxgdb 程序，而在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行的程序師 gdbserver，兩者通過(guò)串口或者網(wǎng)口通訊，完成調(diào)試工作。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 61 A/D 采樣流程圖 在線程中每隔一定的時(shí)間從 A/D 接口采集數(shù)據(jù)，并賦值給 ADC 結(jié)構(gòu)中的 data變量供顯示模塊訪問(wèn) ，源碼見(jiàn)附錄 1。所謂設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 [2]就是控制與管理硬件設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)的軟件，它是應(yīng)用程序與硬件設(shè)備溝通的橋梁。 用戶進(jìn)程 文件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)） 高層軟件 底層軟件 硬件設(shè)備 I/O 請(qǐng)求 I/O 應(yīng)答 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 7 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及改進(jìn) 雖然系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)了最初的目標(biāo)，能夠采 集多通道的 AD 數(shù)據(jù)，并且在界面上實(shí)時(shí)顯示波形，能夠從 USB 攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)并在界面上顯示視頻，但是系統(tǒng)還有一些地方需要改進(jìn)或者修改，下面僅列出本人覺(jué)得有必要改進(jìn)的地方及具體改進(jìn)方法： （ 1）主界面的設(shè)計(jì) 由于采用的 qt 版本和虛擬機(jī)中安裝 Linux 發(fā)行版之間不能很好的兼容，導(dǎo)致不能直接用 QT Designer直接進(jìn)行界面的設(shè)計(jì)，而只能采用代碼編寫(xiě)的方法設(shè)計(jì)界面，這一方面延長(zhǎng)了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的周期，同時(shí)設(shè)計(jì)的界面也不是很友好。 解決辦法：可以通過(guò)將讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)緩沖 區(qū)中，當(dāng)達(dá)到一定的數(shù)據(jù)時(shí)，一次顯示在界面上，這樣將大大提高顯示的效率，讀取的數(shù)據(jù)也不會(huì)覆蓋，只是顯示的時(shí)間有點(diǎn)延遲，但這并不影響最終的結(jié)果，系統(tǒng)的靈敏度也提高了許多。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 致謝 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了如何將所學(xué) 知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，復(fù)習(xí)了以前學(xué)的知識(shí)也接觸到了新的知識(shí)和技術(shù)，收獲還是蠻大的。 Petri, D。 //存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)變量 int len。 //文件描述符 int cmd = adccmd。 len = read(fd,buffer,sizeof(buffer)1)。tempdata)。 //退出循環(huán) usleep(100)。saveBuffer,0, 0,amp。saveBuffer, ().x(), ().y(), (), () )。 //得到獲取數(shù)據(jù)列表的迭代器 QValueListdouble::Iterator Yit = (