..基于嵌入式的智能家居摘要21世紀(jì)是智能的時(shí)代，是互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，隨著Internet后PC時(shí)代的到來(lái)，這個(gè)時(shí)代的主要特征是以計(jì)算機(jī)作為作為組成成分融入消費(fèi)品之中。依賴于嵌入式技術(shù)的后PC時(shí)代使得傳統(tǒng)IT設(shè)備逐漸過渡到嵌入式設(shè)備并融入到生活的各個(gè)方面。本系統(tǒng)采用嵌入式技術(shù)，將在系統(tǒng)移植嵌入式web效勞器，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)家居進(jìn)展操作與監(jiān)控。關(guān)鍵詞嵌入式智能家居Linux遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)AbstractInthe21stcenturyistheeraofintelligence,istheageoftheInternet,withtheadventofInternetpost-pcera,theeraasputersasthemaincharacteristicsoftheponentsintoconsumergoods.RelyontheembeddedtechnologyaftertraditionalPCeramakesITequipmentgraduallytransitiontotheembeddeddevicesandintegratedintoallaspectsoflife.Thissystemadoptstheembeddedtechnology,transplantedinthesystemofembeddedwebserver,theusercanthroughtheInternetforhouseholdoperationandmonitoring.Keyword:ARMsmarthomeLinuxRemotemonitoring1緒論隨著生活水平與生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)于生活水平要求日益提高，對(duì)于生活的便捷性與對(duì)信息需求的及時(shí)性也越發(fā)看重，以嵌入式為核心的智能家居以其便捷性與實(shí)時(shí)性逐漸走入了我們的視野。目前隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速開展，傳統(tǒng)的PC完全可以通過嵌web效勞器的ARM進(jìn)展功能替代，并且由于嵌入式系統(tǒng)價(jià)格偏低，使得智能家居開展越發(fā)成為可能，但是我國(guó)目前智能家居開展仍然有限，開展速度與興旺國(guó)家相比偏慢，并且開展水平較低，因此智能家居開展前景廣闊。本文將采用ARM9作為CPU進(jìn)展嵌入式開發(fā)。嵌入式2.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)是一種非PC系統(tǒng)但但有計(jì)算機(jī)功能，以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底、軟硬件可裁剪、適用于應(yīng)用系統(tǒng)的一種專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它的主要特點(diǎn)是嵌入和專用。從20世紀(jì)70年代起，微型機(jī)以小型、低廉、高速數(shù)值計(jì)算等特點(diǎn)迅速走向市場(chǎng)，它所具備的智能化水平在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮了作用，常被組裝成各種形狀，"嵌入〞到一個(gè)對(duì)象體系中，進(jìn)展某類智能化的控制。與通用型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)的功耗低、功能強(qiáng)大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)打、占用空間小、效率高等有點(diǎn)尤為突出。它的主要特點(diǎn)是嵌入與專用。2.2ARM處理器介紹ARM〔AdvancedRISCMachine〕,即可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以當(dāng)成一類微處理器的統(tǒng)稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的統(tǒng)稱。ARM體系架構(gòu)的版本就是它所使用的指令集的版本。ARM架構(gòu)支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集，后者所使用的代碼的存儲(chǔ)空間大大減少。還提供了一些擴(kuò)展功能。本文所使用的ARM9系列處理器是英國(guó)ARM公司設(shè)計(jì)的主流嵌入式處理器，主要包括ARM920T和ARM922T等系列。ARM9采用哈佛體系構(gòu)造，指令和數(shù)據(jù)分屬不同的總線，可以并行處理。他的指令執(zhí)行效率較ARM7有較大提高，最高可到達(dá)300MIPS。2.3嵌入式Linux嵌入式Linux是以Linux為根底的嵌入式系統(tǒng)，他廣泛應(yīng)用于我們生活的方方面面。Linux系統(tǒng)遵循GPL協(xié)議，是完全免費(fèi)的OS,既繼承了Internet上無(wú)限的開放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)支持任意裁剪的特性。并且他的核小、效率高，核更新速度很快，支持幾乎所有的32位或者64位系統(tǒng)。并且嵌入式Linux與PCLinux使用的是同一套核代碼，這就是的原本PC上的程序重新編譯調(diào)整之后可以直接用于嵌入式Linux，大大增加了便捷性。3整體模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)并進(jìn)展遠(yuǎn)程操作，總體思路就是以基于嵌入式系統(tǒng)與web系統(tǒng)結(jié)合開發(fā)，其主要有USB攝像頭模塊、WEB效勞器模塊、視頻客戶端以及遠(yuǎn)程電器控制端組成。其過CGI方式實(shí)現(xiàn)WEB效勞器對(duì)遠(yuǎn)程電器的控制。本系統(tǒng)采用三星公司的S3C2410作為主機(jī)，系統(tǒng)采用Linux系統(tǒng)。模塊之間流程圖具體見下列圖1。圖13.1USB攝像頭模塊設(shè)計(jì)USB攝像頭使用中星微ZC301，該系列高清芯片擁有影像光源自動(dòng)增益補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，自動(dòng)白平衡、邊緣增強(qiáng)以及伽馬矯正等先進(jìn)的影像控制技術(shù)。具體移植過程如下下載USB補(bǔ)丁文件。本人使用的USB-2.6.12.patch.rar.在.pudn.上能找到。2.打補(bǔ)丁。在drivers/usb/media目錄下建立spca5**目錄，mkdirspca5**,返回/driver/usb目錄下，把補(bǔ)丁文件也放在此目錄下，執(zhí)行patch–p12.6.12.patch,就會(huì)在usb/media/spca5**目錄下產(chǎn)生如下文件：cs2102.h

hdcs2020.h

hv7131b.h

hv7131c.h

icm105a.h

Makefile

Makefile.2.4

M

pas106b.h

pb0330.h

sn9c**x.h

sp5**fw2.dat

sp5**fw2.h

spca5**.h

spcapat.h

spca_core.c

spcadecoder.c

spcadecoder.h

spcausb.h

tas5130c.h

zc3**.h

3.修改drivers/usb/Makefile文件，在Obj-$(CONFIG_USB_W9968CF)+=media/

之后添加一行：obj-$(CONFIG_USB_SPCA5**)+=media/

4.修改drivers/usb/media/Kconfig文件，在最后添加configUSB_SPCA5**

tristate"USBSPCA5**Sunplus/Vimicro/SonixjpegCameras"

dependsonUSB&&VIDEO_DEV

---help---

SayYorMhereifyouwanttouseoneofthesewebcams:

Thebuilt-inmicrophoneisenabledbyselectingUSBAudiosupport.

ThisdriverusestheVideoForLinuxAPI.YoumustsayYorMto

"VideoForLinux"(underCharacterDevices)tousethisdriver.

InformationonthisAPIandpointersto"v4l"programsmaybefound

at.

Topilethisdriverasamodule,chooseMhere:the

modulewillbecalledspca5**.

5.配置核makemenuconfig

(1)MultimediadriversàVideoForLinux

(2)USBsupportàSupportforHost-sideUSB

--USBHostControllerDrivers

OHCIHCDsupport

(3)--USBMulltimediadevices

USBSPCA5**Sunplus/Vimicro/sonixjpegCameras

6.編譯核及模塊,在源碼根目錄下執(zhí)行make；makemodules就行。當(dāng)然你得指定穿插編譯環(huán)境，可以在頂層的Makefile里面修改。7.拷貝模塊文件至開發(fā)板目錄下cpdrivers/media/video/v4l1-pat.ko/home/yuaf/root_nfs/

cpdrivers/media/video/v4l2-mon.ko/home/yuaf/root_nfs/

cpdrivers/media/video/videodev.ko//home/yuaf/root_nfs/

cpdrivers/usb/core/usbcore.ko/home/yuaf/root_nfs/

cpdrivers/usb/media/spca5**/spca5**.ko/home/yuaf/root_nfs/

8.9、將USB攝像頭插入開發(fā)板〔注：必須先插入攝像頭才能插入模塊文件，否那么系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)kerneloops

9.重新啟動(dòng)開發(fā)板10.插入模塊文件〔注：這里必須注意模塊的插入順序，這是因?yàn)槟K的依賴關(guān)系〕Insmodusbcore.ko

Insmodohci-hcd.ko

Insmodv4l1-pat.ko

Insmodv4l2-mon.ko

Insmodvideodev.ko

Insmodspca5**.ko

插入以上模塊之后，建議設(shè)備文件Cd/dev

Mknodvideo0c810

也可以將以上語(yǔ)句寫到/etc/init.d/rcS文件中，當(dāng)開發(fā)板啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載模塊。加載過程中出現(xiàn)如下信息。usbcore:registerednewdriverusbfs

usbcore:registerednewdriverhub

Usingohci-hcd.ko

SetS3C2410UPLLCON!

s3c2410-ohcis3c2410-ohci:S3C24**OHCI

s3c2410-ohcis3c2410-ohci:newUSBbusregistered,assignedbusnumber1

s3c2410-ohcis3c2410-ohci:irq42,iomem0x49000000

usbusb1:Product:S3C24**OHCI

usbusb1:Manufacturer:Linuxohci_hcd

usbusb1:SerialNumber:s3c24**

hub1-0:1.0:USBhubfound

hub1-0:1.0:2portsdetected

Usingv4l1-pat.ko

Usingv4l2-mon.ko

usb1-1:newfullspeedUSBdeviceusings3c2410-ohciandaddress2

Usingvideodev.ko

usb1-1:Product:PCCamera

usb1-1:Manufacturer:VimicroCorp.

Linuxvideocaptureinterface:v1.00

Usingspca5**.ko

drivers/usb/media/spca5**/spca_core.c:USBSPCA5**camerafound.TypeVimicroZc301P0x301b

usbcore:registerednewdriverspca5**

drivers/usb/media/spca5**/spca_core.c:spca5**driver00.57.06LEregistered

這樣這個(gè)驅(qū)動(dòng)就移植完成了。11.用命令測(cè)試Cat/dev/video0>/tmp/a.jpg.

進(jìn)入tmp目錄可以看見有此文件。也可以用servfox和spcaview進(jìn)展數(shù)據(jù)的采集和查看，在嵌入式Linux版塊中對(duì)此有相關(guān)的介紹。總結(jié)：在整個(gè)過程中要還是要注意編譯器的問題，假設(shè)生成模塊，你也可以用modinfo查看一下模塊的信息。核版本要一致等。3.2WEB效勞器模塊設(shè)計(jì)直接采用Internet網(wǎng)絡(luò)連接嵌入式設(shè)備進(jìn)展遠(yuǎn)程監(jiān)控：必須在嵌入式設(shè)備上安裝web效勞器，使其支持遠(yuǎn)程PC或移動(dòng)終端通過瀏覽器來(lái)訪問該設(shè)備。常見的嵌入式web效勞器：boa，d和td。d是最簡(jiǎn)單的一種web效勞器，功能也最弱，不支持認(rèn)證和CGI。tdweb效勞器和boaweb效勞器都支持認(rèn)證和CGI等，功能都比擬全。Boa作為一種典型的web效勞器，它和Apache等高性能的Web效勞器主要的區(qū)別在于它們一般是單進(jìn)程效勞器，當(dāng)有連接請(qǐng)求來(lái)到市，他并不為每個(gè)連接單獨(dú)創(chuàng)造進(jìn)程，也不通過復(fù)制自身進(jìn)程來(lái)處理多連接，而是通過建立請(qǐng)求列表處理多路連接請(qǐng)求。Boa只有在完成了一次響應(yīng)之后才能進(jìn)展下一次響應(yīng)，無(wú)法同時(shí)處理兩次響應(yīng)，但這種缺點(diǎn)對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是沒關(guān)系的。Boa是一個(gè)很精巧的Web效勞器，可執(zhí)行代碼只有約60KB，占用資源小，速度快。它是一個(gè)單任務(wù)Web效勞器，只能依次完成用戶的請(qǐng)求，而不會(huì)fork出新的進(jìn)程來(lái)處理并發(fā)連接請(qǐng)求。并且Boa支持CGI功能，能夠?yàn)镃GI程序fork出一個(gè)進(jìn)程來(lái)執(zhí)行。Boa的設(shè)計(jì)目標(biāo)是速度和平安，在其站點(diǎn)公布的性能測(cè)驗(yàn)中，Boa的性能要好于Apache效勞器。經(jīng)過上述的比照和判斷，選擇Boa作為系統(tǒng)的嵌入式效勞器。功能的實(shí)現(xiàn)Boa效勞器的移植主要分為以下步驟進(jìn)展：2.boa移植1)設(shè)置編譯環(huán)境boa的官方是：.，下載地址：s:///project/showfiles.php"group_id=78，目前最新的版本為：boa-0.94.13版。下載完畢后，解壓到"/opt/my2410/"目錄下，會(huì)生成目錄：#tarxzvfboa-0.94.13.tar.gz-C/opt/my24102)配置編譯條件配置boa：進(jìn)入src目錄，編譯源代碼。解壓后src目錄下有Makefile.in文件，但沒有Makefile文件，為了編譯源代碼，需要先生成Makefile文件，在src目錄下運(yùn)行configure命令即可。#chmod755configure#./configure生成的Makefile文件是針對(duì)X86平臺(tái)的，為了生成能夠在ARM上運(yùn)行的boa，需要修改Makefile文件。將Makefile的31~32行容：CC=gcc和CPP=gcc-E，然后改成：CC=arm-linux-gcc和CPP=arm-linux-gcc-E，然后輸入make命令進(jìn)展編譯，在src目錄下就會(huì)生成boa文件。$make然后將該文件添加到文件系統(tǒng)中，重新下載文件系統(tǒng)。如果不幸出現(xiàn)"ickyLinuxkernelbug!〞的錯(cuò)誤，請(qǐng)將src下boa.c的第226行注釋掉，重新編譯下載即可。#viboa.c//修改boa.c文件,在行225到行227間有如下容，注釋掉。225 if(setuid(0)!=-1){226 // DIE("ickyLinuxkernelbug!〞);227 }保存退出。3)安裝boa效勞器主要是配置boa效勞器。boa啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)配置文件boa.conf，該文件的缺省目錄由src/defines.h文件的SERVER_ROOT定義，或者在啟動(dòng)boa的時(shí)候通過參數(shù)"-c〞指定。其中指定的默認(rèn)目錄是：/etc/boa/。4)編譯并優(yōu)化編譯后，將在boa-0.94.13目錄下生成boa的可執(zhí)行文件〔大小232K左右〕：#make#arm-linux-stripboa這里的優(yōu)化就是去除boa中的調(diào)試信息。經(jīng)過此操作，boa會(huì)由232K變成62K左右，這個(gè)優(yōu)化是比擬常用的做法。到此，移植boa就完成了。3.2CGI設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.2.1CGI介紹CGI(monGatewayInterface，CGI)是通用網(wǎng)關(guān)接口的簡(jiǎn)稱，它是一種通用的接口標(biāo)準(zhǔn)。其主要功能是在環(huán)境下，從客戶端傳遞一些信息給Web效勞器，再由Web效勞器去啟動(dòng)所指定的程序來(lái)完成特定的工作。CGI可以為我們提供許多HTML〔HyperTextMarkupLanguage，超文本標(biāo)記語(yǔ)言〕無(wú)法做到的功能。用HTML是沒有方法記住客戶的任何信息的。要把顧客的信息記錄在效勞器的硬盤上，就要用到CGI。3.3.2CGI庫(kù)的移植：〔1〕設(shè)置編譯環(huán)境cgic庫(kù)的具體下載站點(diǎn)是：，目前最新版本為cgic205版。下載后，解壓到"/opt/my2410目錄下，會(huì)生成目錄cgic205。#tarxzvfcgic205.tar.gz-C/opt/my2410〔2〕配置編譯條件進(jìn)入cgic205目錄，修改Makefile文件：#cd/opt/EmbedSky/cgic205#viMakefile下面是修改后的文件容：CFLAGS=-g-WallCC=arm-linux-gcc//原來(lái)是CC=gccAR=arm-linux-ar//原來(lái)是AR=arRANLIB=arm-linux-ranlib//原來(lái)是RANLIB=ranlibLIBS=-L./-lcgicall:libcgic.acgictest.cgicaptureinstall:libcgic.acplibcgic.a/usr/local/libcpcgic.h/usr/local/includeecholibcgic.aisin/usr/local/lib.cgic.hisin/usr/local/include.libcgic.a:cgic.ocgic.hrm-flibcgic.a$(AR)rclibcgic.acgic.o$(RANLIB)libcgic.a#mingw32andcygwinusers:replace.cgiwith.execgictest.cgi:cgictest.olibcgic.a$(CC)$(CFLAGS)cgictest.o-ocgictest.cgi${LIBS}//由gcc改成了：$(CC)$(CFLAGS)capture:capture.olibcgic.a$(CC)$(CFLAGS)capture.o-ocapture${LIBS}//由gcc改成了：$(CC)$(CFLAGS)clean:rm-f*.o*.acgictest.cgicapture修改后保存退出?！?〕編譯并優(yōu)化編譯，會(huì)在目錄下生成capture的可執(zhí)行文件和測(cè)試用的cgictest.cgi文件。#make優(yōu)化：#arm-linux-stripcapture上述命令會(huì)把capture由原來(lái)的100K左右變成現(xiàn)在的29K左右。3.4配置Web效勞器做完前面的移植工作后，需配置Web效勞器。這里以NFS文件系統(tǒng)為例介紹。1〕配置boa在文件系統(tǒng)里面新建一個(gè)名為web/的目錄，在文件系統(tǒng)的etc/目錄下面新建一個(gè)boa/目錄：#cd/opt/root_nfs#mkdirwebetc/boa然后拷貝剛剛移植的boa到文件系統(tǒng)的"sbin/"目錄下：拷貝目錄下面的boa的配置文件boa.conf到文件系統(tǒng)的etc/boa/目錄下：修改boa.conf文件，這里只給出修改的容以及大概的行數(shù)：#cd/opt/root_nfs/etc/boa#viboa.conf下面是修改容：Port80//行25，監(jiān)聽的端口號(hào)，缺省都是80，一般無(wú)需修改。#Listen57//行43，bind調(diào)用的IP地址，一般注釋掉，說(shuō)明綁定到INADDR_ANY，通配于效勞器的所有IP地址。Userroot//行48Grouproot//行49，作為哪個(gè)用戶組運(yùn)行，即它擁有該用戶組的權(quán)限，一般都是root，需要在/etc/group文件中有root組。#ServerAdminrootlocalhost//行55，當(dāng)效勞器發(fā)生問題時(shí)發(fā)送報(bào)警的email地址，現(xiàn)在沒有使用，注釋掉。ErrorLog/dev/console//行62，錯(cuò)誤日志文件。如果沒有以/**x開場(chǎng)，那么表示從效勞器的根路徑開場(chǎng)。如果不需要錯(cuò)誤日志，那么用/dev/null。系統(tǒng)啟動(dòng)后看到的boa的打印信息就是由/dev/console得到的。#VirtualHost//行107，是否啟動(dòng)虛擬主機(jī)功能，即設(shè)備可以有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，每個(gè)接口都可以擁有一個(gè)虛擬的Web效勞器。一般注釋掉，即不需要啟動(dòng)。DocumentRoot/web//行112，非常重要，這個(gè)就是存放HTML文檔的主目錄。如果沒有以/**x開場(chǎng)，那么表示從效勞器的根路徑開場(chǎng)。#UserDirpublic_html//行117，如果收到一個(gè)用戶請(qǐng)求的話，在用戶主目錄后再增加的目錄名。DirectoryIndexindex.html//行124，HTML目錄索引的文件名，也是沒有用戶只指明訪問目錄時(shí)返回的文件名。KeepAliveMax1000//行145，一個(gè)連接所允許的持續(xù)作用請(qǐng)求最大數(shù)目，注釋或設(shè)為0都將關(guān)閉持續(xù)作用。Kee