【正文】 介紹了 USB 協(xié)議的一些內(nèi)容 。 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最早可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代越戰(zhàn)期間，美國(guó)為了切斷越南軍隊(duì)輸送物資的秘密通道，就通過(guò)飛機(jī)投放了許多的 “熱帶樹 ”，它實(shí)際上是由震動(dòng)和聲響傳感器組成的系統(tǒng)，落地后插入泥土中，只露出偽裝成樹枝的無(wú)線電天線，只要有車隊(duì)經(jīng)過(guò)，傳感器探測(cè)出目標(biāo)產(chǎn)生的震動(dòng)和聲響信息，自動(dòng)發(fā)送到指揮中心 ，這是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) 的雛形；接著就是 20 世紀(jì) 80 年代至 90 年代之間，美軍研制的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、海軍協(xié)同交戰(zhàn)能力系統(tǒng)、遠(yuǎn)程戰(zhàn)場(chǎng)傳感器系統(tǒng)等，這種現(xiàn)代微型化的傳感器具備感知能力、計(jì)算能力和通信能力，因此商業(yè)周刊將它列為 21 世紀(jì)最具影響力的 21 項(xiàng)技術(shù)之一；最后就是現(xiàn)在的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其特點(diǎn)主要是網(wǎng)絡(luò)傳輸自組織、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)低功耗，由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在國(guó)際上被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡(luò)，美國(guó)的《技術(shù)評(píng)論》雜志評(píng)出對(duì)人類未來(lái)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)被列為第一。傳感器網(wǎng)絡(luò)特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達(dá)的區(qū)域，傳感器節(jié)點(diǎn)可能工作在露天環(huán)境中，遭受太陽(yáng)的暴曬或風(fēng)吹雨打，甚至遭到破壞，這些都要求傳感器節(jié)點(diǎn)非常堅(jiān)固，不易損壞，適應(yīng)各種惡劣條件。 我們可以從以下幾方面來(lái)理解嵌入式系統(tǒng)。其核心部件就是嵌入式處理器，包 括基于 ASIC（專用集成電路）的嵌入式微處理器， DSP 系統(tǒng)，SOC 系統(tǒng)以及基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件 FPGA。一般的嵌入式產(chǎn)品都有友好的用戶界面，在嵌入式系統(tǒng)中比較有名的編寫圖形界面軟件主要有 Qtopia（ Qt的嵌入式版本）和北京飛漫公司開發(fā)的 MiniGUI， Qtopia 支持幾乎所有的操作系統(tǒng)，可以裁減，它的類庫(kù)支持跨平臺(tái)，它是一個(gè)非常強(qiáng)大的編寫圖形界面的軟件，而 “Mini”是 MiniGUI 的特色，輕量、高性能和高效率的 MiniGui 已經(jīng)應(yīng)用在電視機(jī)頂盒，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，掌上電腦等場(chǎng)合。 ? 軍事領(lǐng)域。本文主要是論述 USB 在一些領(lǐng)域的應(yīng)用。提供具體應(yīng)用功能的設(shè)備是應(yīng)用設(shè)備。 圖 24 USB通信流 主機(jī)控制器負(fù)責(zé)主機(jī)和 USB設(shè)備間數(shù)據(jù)流的傳輸。 ? 中斷傳輸類型支持像游戲手柄、鼠標(biāo)鍵盤等輸入設(shè)備，這些設(shè)備與主機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸量小，無(wú)周期性，但要求相應(yīng)速度快。但是這種保障并不是萬(wàn)能的，因此研究人員就有了軟件和硬件相結(jié)合的方法來(lái)更好地保證網(wǎng)絡(luò)的安全的想法，基于 USB KEY[1]的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)就是這一想法的具體實(shí)現(xiàn)。 USB 事務(wù)中繼技術(shù) USB協(xié)議的實(shí)現(xiàn)是典型的主從結(jié)構(gòu)模型，一條總線上只有一個(gè)主設(shè)備或者主機(jī)，所有其他的設(shè)備都是從設(shè)備，只有主設(shè)備才能發(fā)起傳輸事務(wù)，其他的從設(shè)備只能對(duì)事務(wù)應(yīng)答。 家庭醫(yī)療 隨著儀器技術(shù)及通訊技術(shù)的發(fā)展，家庭醫(yī)療 [9]已經(jīng)進(jìn)入我們的生活。它使用 USB核心提供的函數(shù)與設(shè)備通信，所以它是與平臺(tái)無(wú)關(guān)的。 Qt/Embedded 通過(guò) Qt API 與 Linux I/O 設(shè)施直接交互，成為嵌入式 Linux 端口。插槽可以有參數(shù)，但插槽的參數(shù)不能有默認(rèn)值。dlg)。 微音監(jiān)聽器主要是用來(lái)采集外界的聲音信息，其信號(hào)線接在開發(fā)板的一個(gè) A/D通道上，從而將采集到的數(shù)據(jù)傳至主控模塊處理，其電路組成主要是微音監(jiān)聽器本身的供電模塊以及同主控模塊的連接部分。主要由以下部分組成：外部?jī)?nèi)存控制器 、 LCD 控制器、四通道的 DMA 控制器、三通道的通用異步接收發(fā)送器、二通道的 SPI 控制器 、 IIS 總線接口、 IIS 音頻編解碼接口、 AC?97 編解碼接口、 SD主機(jī)接口、兩通道的 USB 主機(jī)控制器和一通道的 USB 設(shè)備控制器接口、四通道的PWM 定時(shí)器、八通道十位的 ADC 和觸摸屏接口、帶有日歷功能的 RTC、攝像頭接口、 130 個(gè)通用的 I/O 端口， 24 個(gè)外部中斷源、電源控制模塊、片上帶鎖相環(huán)的時(shí)鐘發(fā)生器等模塊。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 6 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 編譯開發(fā)板鏡像 一個(gè)嵌入式系統(tǒng)要運(yùn)行起來(lái)，必須包括三個(gè)部分，首先就是系統(tǒng)的 bootloader及引導(dǎo)程序，然后就是嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核，最后就是 根文件系統(tǒng)，三者缺一不可。 根文件系統(tǒng)制作 根文件系統(tǒng)和普通的文件系統(tǒng)并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別，但它作為內(nèi)核掛載的最頂層的文件系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn)。 嵌入式軟件開發(fā)中，調(diào)試時(shí)采用的是在宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間進(jìn)行的交叉調(diào)試，杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 調(diào)試器仍然運(yùn)行在宿主機(jī)上，但被調(diào)試的代碼卻是在嵌入式平臺(tái)上運(yùn)行，兩者通常通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)通信。 多通道 A/D 采樣及波形顯示 這部分程序設(shè)計(jì)的程序流圖如下，我們只選擇數(shù)據(jù)采樣和顯示波形界面的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析 。 USB 設(shè)備 驅(qū)動(dòng) 分析 由于 USB 攝像頭驅(qū)動(dòng)非常復(fù)雜，在這里 就不分析了，感興趣的讀者可以參閱linux 內(nèi)核源代碼。 這些都是本人現(xiàn)階段覺(jué)得系統(tǒng)中存在的一些問(wèn)題及相關(guān)的解決辦法，由于能力有限，系統(tǒng)中還存在著一些 bug，需要在以后的測(cè)試過(guò)程中才能發(fā)現(xiàn)，這里就不深入探討。 //將傳給線程的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 ADC 結(jié)構(gòu) static int data = 0。 //執(zhí)行 ioctl系統(tǒng)調(diào)用設(shè)置采樣通道 while(1) //主循環(huán)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣 { memset(buffer,0,20)。 //賦值給 ADC 結(jié)構(gòu)的 data 變量 if(adcquit == TRUE) //設(shè)置 通道采集 結(jié)束標(biāo)記 break。midBuffer, ().x(), ().y(), amp。 。 bitBlt(amp。 //睡眠 100us } return NULL。 //從 A/D 口讀取數(shù)據(jù) buffer[len] = 39。 int tempdata = 0。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，首先要感謝郭寶峰老師悉心指導(dǎo)和幫助，特別是系統(tǒng)的一些實(shí)現(xiàn)方案的選擇，系統(tǒng)改進(jìn)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(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過(guò)程中；其次要感謝學(xué)校讓我暑假能夠留校，這是畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠完成的前提；最后要感謝的是大學(xué)期間教育過(guò)我的老師以及幫助過(guò)我 的同學(xué)、及學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐，沒(méi)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 參考文獻(xiàn) [1] 童永清 .LINUX C 編程實(shí)戰(zhàn) [M].北京 :人 民郵電出版社 ,20xx:253321. 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[10] Macii, D。 解決辦法：安裝更高版本的 qt 軟件和 Linux 發(fā)行版。 顯示模塊主要是調(diào)用 QT 提供的 API 函數(shù)進(jìn)行劃線以及不斷的重繪 界面，從 而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的波形顯示效果，源碼見附錄 2。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。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。這一階段的代碼通常由匯編語(yǔ)言編寫，為了運(yùn)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(yǔ)言編寫，主要的任務(wù)有，初始化各種硬件設(shè)備，檢測(cè)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。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 。它們的作用相當(dāng)于傳統(tǒng)相機(jī)中的底片。 Return ()。 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(gè)工程文件 (.pro 文件 ) Progen –t –o （ 2） 新建一個(gè)窗體 ./designer （ 3） 生成 Hello 窗體類的頭文件和實(shí)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 int main(int argc,char *argv) { Qapplication app(argc,argv)。信號(hào)和插槽是一種高級(jí)接口，應(yīng)用于對(duì)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。創(chuàng)建一個(gè) urb 用usb_alloc_urb(int iso_packets, intmem_flags)函數(shù)，釋 放一個(gè) urb用 usb_free_urb(struct urb *urb)函數(shù)，提交一個(gè) urb給 USB核心用 usb_submit_urb(struct urb *urb,gfp_t mem_flags)。因此，研究人員就提出了基于 ARM 的嵌入式醫(yī)療系統(tǒng)。因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)允許原來(lái)的 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)不 用進(jìn)行修改就可以用于訪問(wèn)現(xiàn)在的虛擬 USB 設(shè)備，所以我們可以像訪問(wèn)本地設(shè)備一樣訪問(wèn)遠(yuǎn)杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 程的 USB 設(shè)備。控制服務(wù)器主要完成截獲用戶發(fā)向資源服務(wù)器認(rèn)證的請(qǐng)求連接 ，將其轉(zhuǎn)發(fā)到認(rèn)證服務(wù)器進(jìn)行用戶的身份認(rèn)證，當(dāng)認(rèn)證成功為用戶建立訪問(wèn)資源服務(wù)器的透明代理。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(diǎn)得到迅速的應(yīng)用。每個(gè)設(shè)備提供了一個(gè)或多個(gè)可以與客戶程序通信的接口，每個(gè)接口由多個(gè)管道組成，它們分別獨(dú)立的在客戶程序和設(shè)備的特定端點(diǎn)間傳輸數(shù)據(jù)。 主 機(jī)設(shè) 備設(shè) 備H u bH u bH u b設(shè) 備H u b設(shè) 備復(fù) 合 設(shè) 備 圖 22 USB 的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) （ 2）總線的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在物理結(jié)構(gòu)上，設(shè)備通過(guò) Hub 連接到主機(jī)上，但在邏輯上，主機(jī)是直接與各個(gè)邏輯設(shè)備通信的。以下描述了USB 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)即總線拓?fù)洌? （ 1）總線的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) USB 采用四線電 纜，其中兩根是用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游設(shè)備提供電源 。 嵌入式系統(tǒng)在我們的生活中 隨處可見 ，無(wú)所不包，但是嵌入式技術(shù)還在不斷的發(fā)展，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要有嵌入式微處理器的發(fā)展，使得系統(tǒng)運(yùn)行更快，功能更強(qiáng)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 組網(wǎng)，從而達(dá)到更加高效管理的目的；嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核更加精簡(jiǎn)、功耗和系統(tǒng)成本更低，這些都要求更先進(jìn)的嵌入式軟件技術(shù)；能夠提供更加友好的人機(jī)界面，方便用戶的使用。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(dòng)化設(shè)備中，如工業(yè)工程控制、數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)、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。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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jī)上的不同，因?yàn)樗鼈冃枰m應(yīng)于特定場(chǎng)合環(huán)境 。其次，嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)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