【正文】 judgement of the information received from the front desk system, to achieve the purpose of realtime monitoring the area parameters, the Wireless Sensor Network generally used in monitoring the temperature, humidity, noise and various chemical position concentration parameters of biological habitats and industrial production process. This paper is mainly research the realization of the front embedded system in the Wireless Sensor Network and simply introduced the relevant contents of the wireless munication module, also specially discussed the implementation of signal acquisition and information process. It mainly included hardware and software ponents. Hardware has all kinds of sensors, such as the sound listener, USB cameras and TQ2440 development board, software is the key point which includes boot loader, Linux kernel, the file system and the whole cross development environment based on Qtopia, the most important is the development of application with Qtopia and Linux drivers, also introduced some contents of the USB protocol. Keyword: Wireless sensor work。 無線傳感網絡的特征 一、大規(guī)模網絡：大規(guī)模主要體現在兩方面。 無線傳感網絡的主要用途 目前，無線傳感網絡的應用主要集中在以下 一個領域：首先就是環(huán)境的檢測和保護，它可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤成分等；然后就是應用于醫(yī)療護理，通過在鞋、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，利用無線通信將傳感器聯(lián)網可高效傳遞必要的信息從而方便的進行護理；接著就是軍事領域，由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途 ；最后無線傳感網絡還被應用于其他的一些領域，比如一些危險的工業(yè)環(huán)境如 井礦、核電廠等，工作人員可以通過它實施安全檢測，也可以用在交通領域作為車輛監(jiān)控的有力工具。首先，嵌入式系統(tǒng)必須與具體應用相結合才會具有生命力、才更具有優(yōu)勢。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，產品出貨量最大的， PowerPC 和 MIPS 主要用于網絡協(xié)議處理和某些工業(yè)控制場合， Intel8051 和 Atmel AVR 都屬于功能相對簡單的單片機產品，但它們在一些低端的領域應用還是十分廣泛的。 嵌入式系統(tǒng)的應用 嵌入式系統(tǒng)技術具有非常廣闊的應用前景，其應用領域包括： ? 工業(yè)控制領域 。各種軍事設備，火炮控制系統(tǒng)，月球車，導彈發(fā)射系統(tǒng)等等都是嵌入式系統(tǒng)。 USB 協(xié)議系統(tǒng) 架構 USB 協(xié)議拓撲結構 USB 協(xié)議子系統(tǒng)系統(tǒng)包括主機和設備兩部分，其組成采用以下的層次結構： 客戶軟件 設備功能U S B 系統(tǒng)軟件 U S B 邏輯設備U S B 總線接口 USB 總線接口互聯(lián)關系數據管理控制管道U S B 接口電纜主機 設備邏輯信號傳輸路徑實際信號傳輸路徑功 能 層U S B 設 備 層U S B 總 線 接口 層 圖 21 USB 系統(tǒng)的分層 圖 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 7 如圖 21 所示，主機與 USB 設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)議各層次關系一樣， 即總線接口層、設備層和功能層。許多不同功 能的設備放在一起構成一個復合設備。這些傳輸數據被當做連續(xù)的比特流。 ? 批量傳輸類型支持打印機、掃描儀、 U盤等設備，這些外設與主機間傳輸數據量大，只有 USB滿足帶寬的情況下才進行該類型的數據傳輸 USB 的應用 虛擬儀器 虛擬儀器 [3]是基于計算機的信號測量技術，與傳統(tǒng)的儀器相比，虛擬儀器在各個方面都具有明顯的技術優(yōu)勢，根據采用的總線標準，虛擬儀器分為 PCI 總線式、VXI 總線式以及 PXI 總線式。該系統(tǒng)主要由認證服務器、認證客戶端、資源服務器及控制服務器組成。通過開發(fā) USB 協(xié)議傳輸事務，我們可以實現 USB 事務在網絡上傳輸，遠程的主 機通過網絡就可以對本地的 USB從設備發(fā)起事務傳輸，這樣就實現了 USB總線上的多主設備模型。但是，如何將這些高科技應用形成一個低成本更人性化的系統(tǒng)將是一個挑戰(zhàn)，因為目前這樣的系統(tǒng)大多是基于 PC 的各種檢查設備，這樣導致成本很高而且不方便。 USB核心用 usb_driver來標識一個 USB設備驅動，通過調用 usb_register(struct usb_driver *driver)和 usb_deregister(struct usb_driver *)注冊和注銷 USB設備驅動，struct usb_device_id用來描述 USB設備的功能和類別，通常 USB設備驅動會根據usb_device_id來判斷 USB設備是否是自身支持的設備， USB體系的各個模塊之間使用 USB請求塊進行信息的傳遞 ,它用 struct urb 結構描述。 信號和插槽機制是 Qt 的核心機制，要精通 Qt 編程就必須對信號和插槽有所了解。 Qt/Embedded 常用類 控件屬性類 QChar 類是 Qt 中用于表示一個字符的類，類內部用兩個字節(jié)的 Unicode 編碼來表示一個字符； QString 類是 Qt 中用于表示字符串的類，它采用 Unicode 內部編碼，可以表示世界上大多數語言的文字，它的存儲有引用計數，當一個 Qstring 對象被復制為另一個 Qstring 對象時，它們實 際上指向相同的存儲空間，僅僅是增加了一個引用計數，采用“按需復制”技術，當指向相同存儲空間的多個 Qstring 對象中的一個要被修改時，將真正復制一個新的字符串并進行修改； QPoint 類代表一個坐標點，它可以認為是一個整型的橫坐標和一個整型的縱坐標的組合； QSize 類代表一個矩形區(qū)域的大小，它可以認為是由一個整型的寬度和整型的高度組合而成的； QRect 類代表一個矩形區(qū)域，它可以認為是一個 QPoint 對象和一個 QSize 對象的組合， QPoint 對象是它的左上角的坐標， QSize 對象則是它的大?。? QFont 類代表字體； 常用控件類 QPixmap 類代表圖像 ； QIcon 類代表圖標，可以是一系列圖像的組合，每個圖像代表窗口的某種狀態(tài)杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 13 下應該顯示的圖標； QWidget 類代表一般的窗口，其他的窗口類都是從 QWidget 類集成出來的； Qdialog 類代表普通的對話框； Qlabel 類代表標簽，用于顯示文本或圖像的窗口部件； QpushButton 類代表按鈕； QcheckBox 類代表復選按鈕； QradioButton 類表示單選按鈕； QlineEdit 類表示編輯框； 這些都 是 Qt 開發(fā)過程中常用的控件類， Qt 中還有許多的控件。 ()。 USB 攝像頭 目前市場上主流攝像頭使用的感光元件 主要是 CCD 何 CMOS 兩種。這些資源對于開發(fā)一些嵌入式系統(tǒng)遠遠足夠。 UBOOT[4]移植 系統(tǒng)的 bootloader 主要是完成兩個階段的工作，第一階段， bootloader 執(zhí)行最基本的硬件初始化操作，如關中斷、關閉看門狗以及避免 處理器被復位、關閉 MMU和處理器緩存、設置系統(tǒng)時鐘和初始化內存等。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鍵文件，否則即使內核成功啟動也無法執(zhí)行其它應用程序，無法與用戶交互，整個系統(tǒng)也就無法使用。 交叉編譯工具 在嵌入式開發(fā)過程中，我們往往使用現成的交叉編譯器，這樣大大縮短了開發(fā)周期。 圖 61 A/D 采樣流程圖 在線程中每隔一定的時間從 A/D 接口采集數據，并賦值給 ADC 結構中的 data變量供顯示模塊訪問 ，源碼見附錄 1。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 22 7 系統(tǒng)實現及改進 雖然系統(tǒng)最終實現了最初的目標，能 夠采集多通道的 AD 數據，并且在界面上實時顯示波形，能夠從 USB 攝像頭采集圖像數據并在界面上顯示視頻，但是系統(tǒng)還有一些地方需要改進或者修改，下面僅列出本人覺得有必要改進的地方及具體改進方法： （ 1）主界面的設計 由于采用的 qt 版本和虛擬機中安裝 Linux 發(fā)行版之間不能很好的兼容，導致不能直接用 QT Designer直接進行界面的設計，而只能采用代碼編寫的方法設計界面，這一方面延長了項目開發(fā)的周期，同時設計的界面也不是很友好。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 24 致謝 通過畢業(yè)設計，學會了如何將 所學知識應用于實際的項目開發(fā)中，復習了以前學的知識也接觸到了新的知識和技術，收獲還是蠻大的。 //存儲采集到的數據變量 int len。 len = read(fd,buffer,sizeof(buffer)1)。 //退出循環(huán) usleep(100)。saveBuffer, ().x(), ().y(), (), () )。 Xnew = ().x() 1。 if ( drawDotLine ) //補劃坐標系縱軸的刻度 { for。 Xold = ().x() STEP。newBuffer, ().x()+1, ().y()+1, amp。 } void Screen::updateCurve( QPainter amp。\039。 char buffer[20]。 Boni, A。 （ 2）通道限制 由于 開發(fā)板只能使用四個 A/D 通道，而實際上需要許多的通道，如何擴展通道數也是需要解決的問題。 視頻采集及顯示 程序流程圖如下所示： 圖 62 視頻流程圖 視頻采集過程主要是運用 Linux 內核本身提供的 Video4linux 編程接口來訪問USB 設備，由于從攝像頭讀取的數據是 YUV4:2:2 格式的，因此還要轉化為 QT 支持的圖像格式，程序中是將它轉化為 jpeg 格式的圖片數據進行顯示 ，源碼見附錄3。 解壓： tar –zxvf –C / 將安裝目錄添加到 /etc/profile 文件中： pathmunge /opt/EmbedSky/使 /etc/profile 文件 生效 ： source /etc/profile 交叉 調試工具 我們使用的交叉調試工具 [6]是 armlinuxgdb： ? 解壓： tar –jxvf ? 配置 armlinuxgdb： ./configure –target=armlinux –prefix=/armlinuxgdb –programprefix=armlinux ? 編譯安裝： make。mknod –m 666 c 1 3 ? 安裝 etc： tar –zxvf –C /XXX ? 編譯內核模塊： make modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=armlinux ? 安裝內核模塊： make modules_install ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=/XXX ? 編 譯 安 裝 busybox ： cd busybox。 本課題中選用的 bootloader 是 UBOOT， 因為 它支持多處理器、多操作系統(tǒng) ，對 linux 系統(tǒng)的支持最完善。 通訊模塊 無線傳感網絡的數據傳輸，通過無線通訊技術實現簡單，方便，快捷的數據轉發(fā)，現在無線通信技術的發(fā)展已經非常成熟，可利用的技術有很多。 CCD 的分辨率高，色彩還原逼真，已經成為百萬像素級的數碼攝影