【正文】 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，工作人員可以通過它實(shí)施安全檢測(cè)，也可以用在交通領(lǐng)域作為車輛監(jiān)控的有力工具。 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(dòng) ； Linux應(yīng)用程序 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。 Cross Development。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。嵌入式操作系統(tǒng)主要用于系統(tǒng)硬件和軟件資源的分配、任務(wù)調(diào)度、控制以及保證它們協(xié)調(diào)工作，它位于硬件和應(yīng)用軟件之間 。 USB 發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代，從 1996 年推出 USB (LowSpeed)，支持最大的傳輸速率為 ，然后是 USB 支持 12Mbps(FullSpeed)，接著是(HighSpeed) 支持 480Mbps ， 最 后 就 是 現(xiàn) 在 的 支持5Gbps(SuperSpeed)（目前還沒有普及），但是這些數(shù)據(jù)都是理論上的，現(xiàn)實(shí)中根本就達(dá)不到這個(gè)速度。 主 機(jī)邏 輯 設(shè) 備 邏 輯 設(shè) 備 邏 輯 設(shè) 備 邏 輯 設(shè) 備 圖 23 USB 的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) USB 的數(shù)據(jù)流 傳輸 USB是為主機(jī)軟件和它的 USB應(yīng)用設(shè)備問的通信服務(wù)的，對(duì) 客戶與應(yīng)用間不同的交互， USB設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)流有不同的要求?；?USB 總線的虛擬儀器系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)模塊用于數(shù)據(jù)處理， USB 接口模塊用于計(jì)算機(jī)模塊和單片機(jī)模塊的通信，單片機(jī)模塊是為了控制被測(cè)設(shè)備，這是虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用的平臺(tái)。 無線 USB USB 技術(shù)使得許多的外圍設(shè)備很容易接入計(jì)算機(jī)，但是當(dāng)這些設(shè)備都接入時(shí)，這些有線 的設(shè)備聚集在一起就變得很繁雜，為了解決這個(gè)問題，一些廠商就開始發(fā)布無線 USB 的產(chǎn)品，現(xiàn)在無線 USB 的設(shè)備也很常見，如鼠標(biāo)、鍵盤燈，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在的 USB 設(shè)備中有 %是無線 USB 設(shè)備，相信這個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)逐年增加。 一般 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)的開發(fā)包括以下步驟： ? 實(shí)現(xiàn) usb_driver結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的 file_operations結(jié)構(gòu)； ? 在模塊的加載函數(shù)中調(diào)用 usb_register函數(shù)向內(nèi)核注冊(cè)設(shè)備，在模塊的卸載函數(shù)中調(diào)用 usb_deregister函數(shù)注銷設(shè)備； ? 調(diào)用 usb_alloc_urb函數(shù)分配一個(gè) urb，調(diào)用相關(guān)的填充函數(shù)（如中斷 urb用 usb_fill_int_urb）構(gòu)造一個(gè) urb，記得實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的完成函數(shù)，因?yàn)橹鳈C(jī)控制器返回 urb時(shí)會(huì)調(diào)用完成函數(shù)，用 usb_submit_urb向內(nèi)核提交 urb； ? 在完成函數(shù)中完成后續(xù)操作，可以重新提交 urb，也可以釋放 urb。 Qobject::connect(amp。我們使用的攝像頭就是普通的 CCD 型，分辨率為 320X240，輸出的數(shù)據(jù)格式為 YUV4:2:2，利用 linux 內(nèi)核自帶的 USB 類進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過 Video4linux 編程接 口訪問 USB 攝像頭。 UBOOT 支持的命令很多，比如設(shè)置環(huán)境變量： ? Setenv serverip 設(shè)置服務(wù)器 IP 地址為 ； ? Setenv bootargs ?console=ttySAC0 root=/dev/mtdblock2 rootfstype=yaffs2 init=/linuxrc?設(shè)置內(nèi)核默認(rèn)的控制臺(tái)為第一個(gè)串口，根文件系統(tǒng)所在的設(shè)備是塊設(shè)備第二個(gè)分區(qū)，文件系統(tǒng)類型為 yaffs2，初始化執(zhí)行程序?yàn)?/linuxrc。make install ? 配置 gdbserver:./configure –target = armtq2440linuxgnu ? 編譯 gdbserver： make CC=armlinuxgcc 之后將 gdbserver 下載到開發(fā)板上。 解決辦法： 第一，通過通用的 I/O 口，模擬 A/D 接口的邏輯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣； 第二，采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將單通道采樣實(shí)現(xiàn)為多通道采樣； （ 3）波形顯示效率 因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)是通過每讀一個(gè)數(shù)據(jù)就在界面上顯示，這樣大大的降低了顯示的效率，雖然采樣的速度很快，但是實(shí)際上數(shù)據(jù)的更新必須要等到顯示完成之后，因此采樣的數(shù)據(jù)被覆蓋，這導(dǎo)致了有時(shí)不能采樣到有效的數(shù)據(jù)，靈敏度不是很好。 //存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的臨時(shí)緩存 int fd = adcfd。pDrawCurve) { //建立三個(gè)界面的緩沖 bitBlt(amp。 //補(bǔ)劃坐標(biāo)系由于動(dòng)態(tài)顯示擦除的線條 ( Qt::blue )。 //取得最后兩個(gè)數(shù)據(jù)的坐標(biāo) Ynew = ().y() *(Yit) 1。 //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。 //將傳給線程的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 ADC 結(jié)構(gòu) static int data = 0。 USB 設(shè)備 驅(qū)動(dòng) 分析 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) 21 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。 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，兩者通常通過串口或網(wǎng)絡(luò)通信。 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，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。 微音監(jiān)聽器主要是用來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。插槽可以有參數(shù)，但插槽的參數(shù)不能有默認(rèn)值。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)無關(guān)的。 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。 ? 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，無周期 性，但要求相應(yīng)速度快。提供具體應(yīng)用功能的設(shè)備是應(yīng)用設(shè)備。 ? 軍事領(lǐng)域。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。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。硬件部分主要有各種傳感器，如微音監(jiān)聽器、 USB 攝像頭， TQ2440 開發(fā)板，軟件部分 是研究的重點(diǎn)，包括引導(dǎo)程序 uboot， Linux 內(nèi)核和文件系統(tǒng)移植以及 整個(gè)基于 Qtopia 的交叉 開發(fā)環(huán)境的搭建，最重要的是基于 Qtopia 的應(yīng)用程序和 Linux 驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，簡(jiǎn)單介紹了 USB 協(xié)議的一些內(nèi)容 。 Linux Device Driver。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 的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前嵌入式操作系統(tǒng)一般有 181。 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)在越來越多的設(shè)備支持 USB 接口的原因。每種通信流都采用了某種總線訪問方杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 法來完成主機(jī)上的軟件與設(shè)備之間的通信。各個(gè)模塊運(yùn)行相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)特定的功能。隨著集成電路，無線電以及無線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無線 USB 技術(shù)也會(huì)得到快速的應(yīng)用，現(xiàn)在 WUSB[8]無線電在移動(dòng)終端上的應(yīng)用已經(jīng)成為可能。 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。dlg,SIGNAL(clicked()),amp。 主控模塊是 TQ2440 開發(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，其主要開發(fā)過程在軟件方面。 讀寫 NAND FLASH： ? Nand erase 0x30000 0x300000 把 Flash 從地址 0x30000 開 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 開始的數(shù)據(jù)寫入 Flash 中從地址 0x30000 開始的區(qū)域，寫入的長(zhǎng)度為 0x300000字節(jié)； ? Nand read 0x30008000 0x30000 0x300000 把 Flash 中從地址 0x30000 開始的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中地址