【正文】 C上編寫測試程序交叉編譯到開發(fā)板執(zhí)行測試一般情況下，編輯完文件首先在PC上gcc編譯測試通過，然后再進行交叉編譯下載到開發(fā)板上運行。 嵌入式BOA服務(wù)器的移植針對智能家居安防子系統(tǒng)設(shè)計，在基于物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能家居系統(tǒng)中，需要通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器遠程訪問控制終端服務(wù)器，即瀏覽訪問在嵌入式開發(fā)板上搭載的BOA服務(wù)器，下面是主要的移植操作步驟。 修改Group nogroup 為 Group 0。步驟三、嵌入式系統(tǒng)目錄創(chuàng)建(1) 創(chuàng)建日志文件所在目錄/var/boa/log/；(2) 創(chuàng)建HTML文檔的主目錄/var/boa/，網(wǎng)頁文件的后綴需要是html；(3) ，一般可以直接從Linux主機上拷貝一個，大部分也都是在主機的/etc目錄下； (4) 創(chuàng)建CGI腳本所在目錄/var/boa//cgibin/。第 3 章 前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，主要負責(zé)實時數(shù)據(jù)采集[4]與傳輸，包括溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、時鐘數(shù)據(jù)，與前端服務(wù)器子系統(tǒng)通過串口進行單工通信，其中包括單片機主控制處理模塊、溫度采集模塊、時鐘采集模塊、報警模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊等。在這里，選用的是STC89C51系列單片機作為主控制處理器，其最小系統(tǒng)電路主要包括復(fù)位電路、晶振電路、電源電路等，程序流程框圖如圖 32所示。 晶振電路比較簡單，主要使用無源晶振以及陶瓷電容組成。圖 33 單片機最小系統(tǒng)電路圖 溫度采集模塊DS18B20是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗實時溫度傳感器，測溫范圍為55C到+125C，以9位數(shù)字量輸出?；谖锫?lián)網(wǎng)的嵌入式智能家居系統(tǒng)設(shè)計，前端采集子系統(tǒng)實時采集家居現(xiàn)場溫度，通過串口通信方式，將實時數(shù)據(jù)上傳到終端服務(wù)器中，再作簡單存儲處理后上傳到上位機平臺中。圖 34 DS18B20溫度寄存器格式圖 35 DS18B20數(shù)值樣例單片機訪問DS18B20，DS18B20此時充當(dāng)從機的角色，即單片機是主機，通過一總線方式來訪問DS18B20，一般經(jīng)過以下幾個步驟：(1) 執(zhí)行DS18B20復(fù)位 (2) 執(zhí)行ROM指令 (3) 執(zhí)行RAM指令事實上，一般采用單點測溫，也就是說單總線上只有一個DS18B20存在，因此，在執(zhí)行過程中可以跳過ROM指令，無需可以讀取ROM里面的序列號，直接讀取功能指令，DS18B20復(fù)位時序如下：(1) 單片機拉低總線480us~950us,然后拉高總線；(2) DS18B20此時會拉低信號，大約60~240us表示應(yīng)答；(3) DS18B20拉低電平的60~240us之間，單片機讀取單總線的電平，如果是低電平，則表示復(fù)位成功；(4) DS18B20拉低電平60~240us之后，會釋放總線。主機采用寫1時隙向從機寫入1，而寫0時隙向從機寫入0。兩種寫時隙均起始于主機拉低數(shù)據(jù)總線。圖 36 DS18B20讀寫0時隙 時鐘采集模塊DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗實時時鐘芯片，其中包括31字節(jié)的靜態(tài)RAM，采用雙電源供電方式（即主電源與備用電源）。實時時鐘可以提供年、月、日、時、分、秒、星期等數(shù)據(jù)。在智能家居嵌入式系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，DS1302主要用于同步記錄測量家居中溫度濕度等實時數(shù)據(jù)，并通過串口通信方式上傳到終端服務(wù)器子系統(tǒng)中，再做存儲備份處理后，上傳到上位機平臺。圖 37 DS18B20讀寫1時隙圖 38 DS18B20復(fù)位時序圖 39 DS1302寄存器地址DS1302是SPI總線驅(qū)動方式，需要向寄存器寫入控制字，讀取寄存器相應(yīng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸入同樣是從最低位開始，在緊隨8位的控制字指令后的下一個SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)依次從最低位到最高位。圖 310 DS1302讀寫時序 電平轉(zhuǎn)換模塊在前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中，采集的溫度數(shù)據(jù)、時鐘數(shù)據(jù)需要實時上傳到終端服務(wù)器子系統(tǒng)中，即STC51與ARM9通過串口通信。TTL電平標(biāo)準(zhǔn)： RS232電平標(biāo)準(zhǔn)：輸出L：； H： 邏輯1的電平：3～15V輸入L：； H： 邏輯0的電平：+3～+15V對于電平轉(zhuǎn)換，一般采用Max232電平轉(zhuǎn)換芯片，其電路如圖 311所示。外接喇叭，主要是利用對SEL1的控制來進行報警[6]。 圖 312 KD9561集成芯片第 4 章 終端服務(wù)器子系統(tǒng)終端服務(wù)器子系統(tǒng)，主要負責(zé)實時數(shù)據(jù)存儲與傳輸[7]，即存儲從前端采集模塊接收到的實時數(shù)據(jù)，傳輸獨立采集數(shù)據(jù)，其搭載的BOA服務(wù)器可以進行遠程瀏覽訪問控制，包括前臺界面、后臺控制模塊、智能家居控制模塊等，另外，也可以進行獨立數(shù)據(jù)采集以及傳輸，其系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖 41所示。 主控制模塊Micro2440是基于S3C2449處理器的一款開發(fā)板，具有豐富的外設(shè)資源，分為兩層設(shè)計，即底板與核心板。 上電power up創(chuàng)建線程QT4界面初始化前端采集COM1口初始化GPS采集COM2口初始化網(wǎng)絡(luò)TCP接口初始化采集解析前端溫度、時鐘數(shù)據(jù)采集解析GPS數(shù)據(jù)對話框配置界面TCP網(wǎng)絡(luò)發(fā)送延時1秒刷新列表table刷新狀態(tài)stauts 延時1秒讀取數(shù)據(jù)庫圖 42 終端服務(wù)器子系統(tǒng)架構(gòu)框圖在智能家居嵌入式系統(tǒng)中，在終端服務(wù)器主控制模塊搭載嵌入式Linux操作系統(tǒng)[9]，負責(zé)數(shù)據(jù)存儲與傳輸，在開發(fā)板上需要搭載BOA服務(wù)器、sqlite3嵌入式數(shù)據(jù)庫等。下面是通訊包組成結(jié)構(gòu)，如圖 43所示。表 41 通訊包結(jié)構(gòu)組成說明 名稱 類型 長度 描述 包頭 字符 2 固定為 數(shù)據(jù)段長度 十進制整數(shù) 4 數(shù)據(jù)段的ASCII字符數(shù) 數(shù)據(jù)段 字符64 變長的數(shù)據(jù)段 CRC校驗 十六進制整數(shù) 4 數(shù)據(jù)段的校驗結(jié)果 包尾 字符 2 固定為CRLF GPS數(shù)據(jù)采集模塊在終端服務(wù)器子系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，主控制器除了接收通過串口通訊發(fā)送的實時數(shù)據(jù)外，也可以通過GPS模塊進行獨立數(shù)據(jù)采集，比如經(jīng)度、緯度、速率等數(shù)據(jù)。Micro2440在初始化串口后，解析接收到的數(shù)據(jù)，其中比較常用的是GPRMC推薦定位信息以及GPGGA固定數(shù)據(jù)輸出語句，其格式如表 42以及表 43所示。在終端服務(wù)器子系統(tǒng)設(shè)計中，人體紅外感應(yīng)模塊主要結(jié)合報警模塊，用于智能家居安全子系統(tǒng)中，另外在數(shù)據(jù)庫中備份相應(yīng)的報警信息，用于網(wǎng)絡(luò)遠程瀏覽訪問。當(dāng)人體進入其感應(yīng)范圍內(nèi)時則輸出高電平，人體里開啟感應(yīng)范圍則自動延時輸出低電平[10]，如圖 44所示。(2) 可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動，則輸出將一直保持高電平，直到人體離開感應(yīng)范圍，在順延一段時間的延時之后，輸出低電平。圖 45 人體紅紅外感應(yīng)觸發(fā)方式示意圖 前臺界面模塊前臺界面模塊是基于QT4開發(fā)的GUI界面，主要用于對嵌入式智能家居進行現(xiàn)場配置、調(diào)試，并顯示實時數(shù)據(jù)，包括主界面、系統(tǒng)配置對話框、串口配置對話框、I/O配置對話框、用戶管理對話框、通訊管理對話框等[11]。圖 46 登錄窗體對話框(2) 數(shù)據(jù)曲線對話框溫度、經(jīng)度、維度等實時數(shù)據(jù)，可以通過數(shù)據(jù)曲線顯示，如圖 47所示。圖 48 軟鍵盤(4) 系統(tǒng)狀態(tài)在系統(tǒng)狀態(tài)對話框中，可以查看當(dāng)前Flash空間、RAM空間、CPU使用率等基本的硬件信息，如圖 49所示。 +5V電源供電+5V電源供電可以采用穩(wěn)壓芯片7805或者采用USB供電或者采用5V電源適配器來制作，當(dāng)然，采用7805穩(wěn)壓芯片設(shè)計，電路比較復(fù)雜，考慮到電源電路的穩(wěn)定性以及簡易型，在這里選用筆記本電腦自帶的USB口供電，USB口供電最大能提供5V 500mA直流電，能夠滿足大多數(shù)元器件的供電需要。下面是A型和B型USB接口外觀形狀以及接口引腳特性，如圖 410所示USB外觀圖。 +112V電源供電雙路12V電源供電，在這里采用的是穩(wěn)壓芯片7817912來設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源。整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓，在這里采用由變壓器得到的雙18V交流電壓經(jīng)過IN4007（整流二極管）橋式整流電路；濾波電路則可以減少脈動使直流電壓平緩，在這里采用50V 2200uF電解電容濾波電路；穩(wěn)壓電路則可以使電源輸出制定電壓，在這里采用7812以及7912穩(wěn)壓芯片，如圖 411所示。圖 412 + 路由器端口映射在終端服務(wù)器子系統(tǒng)上搭載的嵌入式BOA服務(wù)器[12]，可以通過瀏覽器在同一網(wǎng)段的內(nèi)網(wǎng)進行遠程訪問控制，但是，如果需要通過外網(wǎng)真正進行遠程訪問控制，則需要通過端口映射，即設(shè)置端口轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，目前的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要有以下兩種：(1) ADSL連接到Modem再直接連接到主機。(2) ADSL通過路由器進行連接上網(wǎng)。市面上常見的路由器，如TPLink 460+、DLINK DI624+A、磊科NR205+、騰達402M等，其端口映射方法大同小異，下面以TPLink 460+路由器設(shè)置為例。圖 413 路由器轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則配置端口映射配置過程如下：默認填寫服務(wù)器端口號為8080，協(xié)議設(shè)置為TCP，事實上，如果對端口協(xié)議不了解則可以設(shè)置為ALL，既包括TCP與UDP，狀態(tài)設(shè)置為生效，如圖 414所示。解析由終端服務(wù)器傳輸來的實時數(shù)據(jù)，同步顯示在上位機界面上，另外可以通過瀏覽器遠程訪問控制搭載在S3C2440上的BOA服務(wù)器，實現(xiàn)智能家居遠程訪問控制[13]，如圖 51所示。其中上位機界面主要實時顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)，通過使用循環(huán)冗余CRC校驗方法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，上位機反控子系統(tǒng)的程序框圖如圖 52所示。事實上，背景音樂控制模塊主要是基于基于控制臺的音樂播放器madplay（至于madplay配置移植過程,在這里并不作為重點，故暫不敘述），BOA服務(wù)器[14]。 程序運行建立Socket套接字監(jiān)聽線程心跳線程創(chuàng)建線程建立連接數(shù)據(jù)處理線程CRC校驗數(shù)據(jù)解析數(shù)據(jù)顯示連接斷開處理圖 52 上位機反控子系統(tǒng)程序流程框圖execl(/usr/local/madplay,madplay,amp。//播放音樂execl(/usr/local/madplay,madplay,r，amp。//循環(huán)音樂system(killall, 9,madplay)。)。)。在Linux中，除了SPCA和GSPCA這類經(jīng)典的USB攝像頭驅(qū)動外，還有一種，即Linux UVC，UVC是代碼某一類的視頻設(shè)備驅(qū)動，官網(wǎng)上的說法包括了webcams, digital camcorders, analog video converters, analog 以及 digital television tuners等等。一般V4L2攝像頭操作流程：(1) 打開設(shè)備 int fd=open(“/dev/video0”,O_RDWR)；(2) 取得設(shè)備的capabilities，即設(shè)備的基本屬性與功能，比如每秒的幀數(shù)以及寬度、高度等，主要是利用ioctl系統(tǒng)調(diào)用，通過不同的控制命令來獲取基本信息；(3) 設(shè)置攝像頭的制式和幀格式，幀的格式包括寬度與高度等，如 VIDIO_S_STD，VIDIO_S_FMT，struct v4l2_std_id struct v4l2_format；(4) 在內(nèi)核空間，申請幀緩沖，一般不超過5個；(5) 將申請到的幀緩沖通過系統(tǒng)調(diào)用mmap映射到用戶空間，這樣就可以直接操作采集到的幀，而不是將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間復(fù)制到用戶空間；(6) 維護幀緩沖鏈表，將申請到的幀緩沖全部存入鏈表當(dāng)中，作為數(shù)據(jù)緩存；(7) 開始采集數(shù)據(jù)，取出鏈表中已經(jīng)采集的幀緩沖，得到原始數(shù)據(jù)；(8) 停止視頻的采集，關(guān)閉攝像頭設(shè)備，釋放鏈表空間等。屬性包括了驅(qū)動信息、總線信息等；格式包括了攝像頭數(shù)據(jù)格式(如MJPEG、YUYV等)，圖像的寬度、高度等，下面是主要的調(diào)用函數(shù)。int v4l2_get_format(struct video_info* vd_info)。 智能家居控制模塊智能家居控制模塊，主要是基于網(wǎng)絡(luò)遠程訪問控制家居設(shè)備，以及在本地現(xiàn)場設(shè)置，在這里選擇燈光、電扇等基本家居進行控制。在遠程訪問控制時，智能家居控制模塊如圖 54所示。 圖 54 智能家居控制模塊圖 55上位機界面 網(wǎng)頁界面網(wǎng)頁界面，主要是基于Dreamweaver制作的靜態(tài)HTML網(wǎng)頁，存儲路徑在嵌入式BOA服務(wù)器根目錄下，即根文件系統(tǒng)//Embed目錄下，可以通過瀏覽器遠程訪問控制終端服務(wù)器[10]，主頁如圖 5圖 5圖 58所示。CRC校驗（Cyclic Redundancy Check）是一種數(shù)據(jù)傳輸錯誤檢查算法，CRC碼兩個字節(jié)，包含一個16位的二進制值。接收設(shè)備重新計算接收到包的CRC值，并與接收到包中的CRC域中的值作比較，如果兩者不同，則接收到的數(shù)據(jù)包有錯誤。CRC校驗字節(jié)的生成步驟如下：(1) 裝一個16位的寄存器，所有位數(shù)均為1；(2) 取被校驗子串的一個字節(jié)與16位寄存器的高字節(jié)進行異或運算，運算結(jié)果放入這個16位的寄存器當(dāng)中；(3) 把這個16位的寄存器右移一位；(4) 若向右移出的數(shù)位是1，則生成多項式1010 0000 0000 0001和這個寄存器進行異或運算；若向右移出的數(shù)位是0，則返回到(3)；(5) 取被校驗子串的下一個字節(jié)；(6) 重復(fù)，直至被校驗子串的所有字節(jié)均與16位寄存器進行異或運算，并移位8次；(7) 這個1