【正文】 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)。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。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。 USB protocol。 本科畢業(yè) 設(shè)計 題 目 嵌入式聲光數(shù)據(jù)采集平臺設(shè)計 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 誠 信 承 諾 我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《 嵌入式聲光數(shù)據(jù)采集平臺設(shè)計 》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。 關(guān)鍵詞 ： 無線傳感網(wǎng)絡(luò) ； USB 協(xié)議 ； Qtopia； 交叉開發(fā) ； Linux 設(shè)備驅(qū)動 ； Linux應(yīng)用程序 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT With the development of the work and wireless munication technology, people had started to constantly apply them to practical production and life, the Wireless Sensor Network is one of the good application examples. It mainly consists of the front desk system and background system. The front desk system is just like a embedded system, which contains a lot of sensors, control and wireless munication module, they are distributed in certain areas to acquire signal ,store data and forward information ,also they can municate with each other. The main task of the background system is the analysis and 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(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。 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的主要用途 目前，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要集中在以下一個領(lǐng)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(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤成分等；然后就是應(yīng) 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(wǎng)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(lǐng)域，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應(yīng)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(xué)攻擊等多方面用途 ；最后無線傳感網(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(lǐng)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(yīng)用相結(jié)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(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)控制場合， Intel8051 和 Atmel AVR 都屬于功能相對簡單的單片機產(chǎn)品，但它們在一些低端的領(lǐng)域應(yīng)用還是十分廣泛的。 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 。各種軍事設(shè)備，火炮控制系統(tǒng)，月球車，導(dǎo)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(gòu) USB 協(xié)議拓撲結(jié)構(gòu) USB 協(xié)議子系統(tǒng)系統(tǒng)包括主機和設(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 設(shè)備邏輯信號傳輸路徑實際信號傳輸路徑功 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 7 如圖 21 所示，主機與 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。許多不同功能的設(shè)備放在一起構(gòu)成一個復(fù)合設(shè)備。這些傳輸數(shù)據(jù)被當(dāng)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(shè)備，這些外設(shè)與主機間傳輸數(shù)據(jù)量大，只有 USB滿足帶寬的情況下才進行 該類型的數(shù)據(jù)傳輸 USB 的應(yīng)用 虛擬儀器 虛擬儀器 [3]是基于計算機的信號測量技術(shù)，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(shù)優(yōu)勢，根據(jù)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(wù)器、認證客戶端、資源服務(wù)器及控制服務(wù)器組成。通過開發(fā) USB 協(xié)議傳輸事務(wù)，我們可以實現(xiàn) USB 事務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，遠程的主機通過網(wǎng)絡(luò)就可以對本地的 USB從設(shè)備發(fā)起事務(wù)傳輸，這樣就實現(xiàn)了 USB總線上的多主設(shè)備模型。但是，如何將這些高科技應(yīng)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(shè)備，這樣導(dǎo)致成本很高而且不方便。 USB核心用 usb_driver來標識一個 USB設(shè)備驅(qū)動，通過調(diào)用 usb_register(struct usb_driver *driver)和 usb_deregister(struct usb_driver *)注冊和注銷 USB設(shè)備驅(qū)動，struct usb_device_id用來描述 USB設(shè)備的功能和類別，通常 USB設(shè)備驅(qū)動會根據(jù)usb_device_id來判斷 USB設(shè)備是否是自身支持的設(shè)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)部編碼，可以表示世界上大多數(shù)語言的文字，它的存儲有引用計數(shù)，當(dāng)一個 Qstring 對象被復(fù)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(shù)，采用“按需復(fù)制”技術(shù)，當(dāng)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(fù)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 13 下應(yīng)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(fù)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(guān)中斷、關(guān)閉看門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)時鐘和初始化內(nèi)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(guān)鍵文件，否則即使內(nèi)核成功啟動也無法執(zhí)行其它應(yīng)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(xiàn)成的交叉編譯器，這樣大大縮短了開發(fā)周期。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 20 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(shù)據(jù)，并賦值給 ADC 結(jié)構(gòu)中的 data變量供顯示模塊訪問 ，源碼見附錄 1。 用戶進程 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 請求 I/O 應(yīng)答 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 7 系統(tǒng)實現(xiàn)及改進 雖然系統(tǒng)最終實現(xiàn)了最初的目標，能夠采 集多通道的 AD 數(shù)據(jù)，并且在界面上實時顯示波形，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(shè)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(dǎo)致不能直接用 QT Designer直接進行界面的設(shè)計，而只能采用代碼編寫的方法設(shè)計界面，這一方面延長了項目開發(fā)的周期，同時設(shè)計的界面也不是很友好。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 致謝 通過畢業(yè)設(shè)計，學(xué)會了如何將所學(xué) 知識應(yīng)用于實際的項目開發(fā)中，復(fù)習(xí)了以前學(xué)的知識也接觸到了新的知識和技術(shù)，收獲還是蠻大的。 //存儲采集到的數(shù)據(jù)變量 int len。 len = read(fd,buffer,sizeof(buffer)1)。 //退出循環(huán) usleep(100)。saveBuffer, ().x(), ().y(), (), ()