智能家居平臺應(yīng)用項目化教程第1章

環(huán)境搭建相關(guān)知識介紹項目實施實訓項目2項目描述項目描述3項目描述隨著科技的發(fā)展，如今信息化技術(shù)已經(jīng)深入人們的日常生活之中，伴隨而來的便是其對于生活便利舒適的要求越來越高，這便造成智能家居技術(shù)的快速發(fā)展。因此智能家居的進步是順應(yīng)時代發(fā)展的產(chǎn)物，因為它不僅給人們的生活提供了便利，改變了傳統(tǒng)的工作方式，還具有一定的藝術(shù)性和鑒賞性，極大豐富了人們的生活和工作。為了符合智能家居用戶的實際需求，本書中的項目主要劃分為五個模塊：登錄注冊模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、家電控制模塊、自動控制模塊和數(shù)據(jù)可視模塊。4相關(guān)知識介紹5相關(guān)知識介紹虛擬機軟件是指可以在一臺電腦上模擬出若干臺PC，每臺PC都可以運行單獨的操作系統(tǒng)而互不干擾，即可以實現(xiàn)一臺電腦“同時”運行幾個操作系統(tǒng)，且這些操作系統(tǒng)之間還可以根據(jù)需要組成一個網(wǎng)絡(luò)。VMwareWorkstation可在一部實體機器上模擬完整的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及可便于攜帶的虛擬機器，其更好的靈活性與先進的技術(shù)勝過了市面上其他的虛擬計算機軟件。其主要具有以下優(yōu)缺點：（1）計算機虛擬能力，性能與物理機隔離效果非常優(yōu)秀。（2）功能非常全面，傾向于計算機專業(yè)人員使用。（3）操作界面簡單明了，適用各種計算機領(lǐng)域的用戶。（4）體積龐大，安裝時間耗時較久。（5）使用時占用物理機資源較大。6VMwareWorkstation介紹Linux是免費使用和自由傳播的類UNIX操作系統(tǒng)，是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運行主要的UNIX工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了UNIX以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計思想，是一款性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。7Linux介紹相關(guān)知識介紹常用的Linux命令如下所示：ls顯示文件或目錄-l列出文件詳細信息l(list)-a列出當前目錄下所有文件及目錄，包括隱藏的a(all)mkdir創(chuàng)建目錄

-p創(chuàng)建目錄，若無父目錄，則創(chuàng)建p(parent)cd切換目錄touch創(chuàng)建空文件echo創(chuàng)建帶有內(nèi)容的文件。cat查看文件內(nèi)容cp拷貝mv移動或重命名rm刪除文件

-r遞歸刪除，可刪除子目錄及文件

-f強制刪除find在文件系統(tǒng)中搜索某文件wc統(tǒng)計文本中行數(shù)、字數(shù)、字符數(shù)grep在文本文件中查找某個字符串rmdir刪除空目錄tree樹形結(jié)構(gòu)顯示目錄，需要安裝tree包pwd顯示當前目錄ln創(chuàng)建鏈接文件more、less分頁顯示文本文件內(nèi)容head、tail顯示文件頭、尾內(nèi)容ctrl+alt+F1命令行全屏模式8相關(guān)知識介紹Qt是由奇趣科技在1991年開發(fā)的跨平臺C++圖形界面應(yīng)用程序的開發(fā)框架，它是目前流行的Linux環(huán)境KDE的基礎(chǔ)，KDE是Linux發(fā)行版的主要的一個標準組件。Qt具有以下優(yōu)點：（1）跨平臺特性：Qt支持下列操作系統(tǒng)：MicrosoftWindows95/98、MicrosoftWindowsNT、Linux、Solaris、SunOS、HP-UX、DigitalUNIX(OSF/1、Tru64)、Irix、FreeBSD、BSD/OS、SCO、AIX、OS390和QNX等。（2）面向?qū)ο螅篞t的良好封裝機制使得Qt的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發(fā)來說是非常方便的。Qt提供了一種稱為signals/slots的安全類型來替代callback，這使得各個元件之間的協(xié)同工作變得十分簡單。（3）豐富的API：Qt包括多達250個以上的C++類，還提供基于模板的collections、serialization、file、I/Odevice、directorymanagement和date/time類。甚至還包括正則表達式的處理功能。（4）支持2D/3D圖形渲染，支持OpenGL。（5）大量的開發(fā)文檔實例。（6）支持XML。9Qt介紹相關(guān)知識介紹QtCreator是跨平臺的QtIDE，QtCreator是Qt被Nokia收購后推出的一款新的輕量級集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。此IDE能夠跨平臺運行，支持的系統(tǒng)包括Linux（32位及64位）、MacOSX以及Windows。根據(jù)官方描述，QtCreator的設(shè)計目標是使開發(fā)人員能夠利用Qt這個應(yīng)用程序框架更加快速及輕易的完成開發(fā)任務(wù)。10QtCreator介紹相關(guān)知識介紹QtCreator主要是為了幫助新Qt用戶更快速入門并運行項目，還可提高有經(jīng)驗的Qt開發(fā)人員的工作效率。其主要具有以下優(yōu)點：（1）使用強大的C++代碼編輯器可快速編寫代碼。語法標識和代碼完成功能輸入時進行靜態(tài)代碼檢驗以及提示樣式上下文相關(guān)的幫助代碼折疊括號匹配和括號選擇模式高級編輯功能。（2）使用瀏覽工具管理源代碼。集成了領(lǐng)先的版本控制軟件，包括Git、Perforce和Subversion開放式文件，無須知曉確切的名稱或位置搜索類和文件跨不同位置或文件沿用符號在頭文件和源文件，或在聲明和定義之間切換。（3）為Qt跨平臺開發(fā)人員的需求而量身定制。集成了特定于Qt的功能，如信號與槽(Signals&Slots)圖示調(diào)試器，對Qt類結(jié)構(gòu)可一目了然集成了QtDesigner可視化布局和格式構(gòu)建器只需單擊一下就可生成和運行Qt項目。11QtCreator介紹相關(guān)知識介紹協(xié)調(diào)器主要是用于與各傳感器實現(xiàn)組網(wǎng)，利用ZigBee協(xié)議完成各組件之間的數(shù)據(jù)交換。通常與該協(xié)調(diào)器組網(wǎng)的傳感器包括：溫濕度傳感器、光照度傳感器、煙霧傳感器、燃氣傳感器、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、氣壓傳感器、人體紅外傳感器、電壓型繼電器和節(jié)點型繼電器等。12協(xié)調(diào)器介紹相關(guān)知識介紹A8網(wǎng)關(guān)主要是用于燒錄編寫的智能家居應(yīng)用程序，用戶可以通過觸摸屏操作對應(yīng)的智能家居功能模塊，同時其會通過串口線與協(xié)調(diào)器連接來進行數(shù)據(jù)傳輸，以此實現(xiàn)獲取環(huán)境參數(shù)和控制命令的功能。13A8網(wǎng)關(guān)介紹相關(guān)知識介紹硬件名稱詳細信息CPU處理器SamsungS5PV210，基于CortexTM-A8，運行主頻1GMHzDDR2RAM內(nèi)存512MBDDR2RAM@200Mhz32bit數(shù)據(jù)總線FLASH存儲標配512MSLCNANDFlash可選1GBSLCNANDFlash引腳接口2x60pin2.0mmspaceDIPconnector2x34pin2.0mmspaceDIPconnector在板資源4xUserLED(Green)EthernetChip:DM9000AEPCodecChip:WM8960SupplyVoltagefrom2Vto6VPCB規(guī)格尺寸6層高密度電路板，采用沉金工藝生產(chǎn)74x55x10(mm)軟件支持Superboot-210Linux2.6.35+Qtopia-2.2.0+Qtopia4+QtE-4.8.5Android2.3(基于Linux-2.6.35)Android4.0(基于Linux-3.0.8)WindowsCE6.0uCos2實時操作系統(tǒng)14A8網(wǎng)關(guān)詳細參數(shù)相關(guān)知識介紹項目實施15項目實施整個智能家居應(yīng)用的工作結(jié)構(gòu)是由各類傳感器、協(xié)調(diào)器和A8網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。其首先利用ZigBee協(xié)議實現(xiàn)協(xié)調(diào)器和監(jiān)測器及繼電器之間的數(shù)據(jù)交換；隨后通過數(shù)據(jù)線將協(xié)調(diào)器和A8網(wǎng)關(guān)連接起來，使其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；最后將數(shù)據(jù)進行預處理并顯示在A8網(wǎng)關(guān)的智能家居應(yīng)用中，反之該應(yīng)用也能通過此步驟將操作指令傳輸給傳感器，以此完成智能家居實時監(jiān)控。右邊是該系統(tǒng)的流程示意圖：16方案設(shè)計項目實施序號設(shè)備名稱板號1溫濕度監(jiān)測器42照度監(jiān)測器53煙霧探測器64燃氣探測器75二氧化碳監(jiān)測器136PM2.5監(jiān)測器87氣壓監(jiān)測器38人體紅外監(jiān)測器210LED射燈1111電動窗簾1012電視、空調(diào)、DVD113換氣扇1214報警燈915門禁系統(tǒng)1417傳感器板號配置表項目實施18項目軟件開發(fā)環(huán)境表名稱版本操作系統(tǒng)Windows732位Ubuntu版本10.10VMWareWorkstation版本10.0.1QtCreator版本2.4.1虛擬機編譯版本Qt4.8.1Linux內(nèi)核燒寫版本Qt4.7.0項目實施19項目目標通過本項目的完成，使學生可以掌握以下技能：①能夠完成虛擬機程序VMWareWorkstation的下載及安裝；②能夠完成Ubuntu鏡像的下載及安裝；③能夠完成Qt和QtCreator集成開發(fā)環(huán)境的下載、安裝及搭建；④能夠添加已經(jīng)完成的Ubuntu集成開發(fā)環(huán)境鏡像并正常使用。項目實施20虛擬機下載安裝（1）運行對應(yīng)目錄內(nèi)的安裝程序VMware-workstation-full-10.0.0-1295980.exe。（2）選擇如圖所示中的“我接受許可協(xié)議中的條款”，并單擊“下一步”按鈕。項目實施21虛擬機下載安裝（3）選中“典型”，根據(jù)實際需要單擊圖片中的“更改”按鈕以選擇VMWare的安裝目錄，但是注意安裝路徑中不能出現(xiàn)中文。項目實施22虛擬機下載安裝（4）按照步驟單擊“下一步”，直到出現(xiàn)如下圖所示的界面并點擊“繼續(xù)”，安裝過程大約持續(xù)3分鐘。項目實施23虛擬機下載安裝（5）在右圖所示的界面中輸入注冊碼，隨后單擊“輸入”按鈕會出現(xiàn)安裝完成的界面，此時便說明VMWareWorkstation10已經(jīng)安裝完成，單擊“完成”結(jié)束安裝。項目實施24解壓現(xiàn)有Ubuntu鏡像考慮到智能家居開發(fā)環(huán)境的搭建相對繁瑣，本書建議讀者直接下載官方已經(jīng)配置好的開發(fā)環(huán)境。以下是現(xiàn)有Ubuntu鏡像環(huán)境的導入過程：（1）讀者可以通過網(wǎng)址/s/1hsejIxm下載已經(jīng)安裝好的Ubuntu環(huán)境，并對下載好的壓縮文件進行解壓，其壓縮包界面如圖所示：項目實施25解壓現(xiàn)有Ubuntu鏡像（2）對三個ubuntu壓縮包進行解壓，直接單擊解壓目錄中的Ubuntu.vmx，此時虛擬機軟件會自動啟動，讀者只需單擊VmwareWorkstation中的“開啟此虛擬機”并在如圖所示的登錄界面中輸入相應(yīng)信息便可進入開發(fā)環(huán)境，其中用戶名是zdd，開機密碼是bizideal。項目實施26Ubuntu鏡像下載安裝（1）在瀏覽器中輸入網(wǎng)址/download/alternative-downloads，點擊如圖所示的Ubuntu12.04.5LTS下的“Ubuntu12.04.5Desktop(32-bit)”鏈接開始下載Ubutnu12.04鏡像，讀者也可以通過其他渠道下載相同版本的Ubuntu。項目實施27Ubuntu鏡像下載安裝（2）當下載完成后，打開桌面上的VMWareWorkstation軟件，單擊主界面上的“創(chuàng)建新的虛擬機”，出現(xiàn)右圖所示的界面。（3）單擊“下一步”出現(xiàn)右圖所示的界面，通過單擊“瀏覽”按鈕選擇剛才下載的Ubuntu鏡像文件。項目實施28Ubuntu鏡像下載安裝（4）單擊“下一步”，其結(jié)果如右圖所示，用戶可以按照需要輸入相應(yīng)的用戶名密碼，此處例子中用戶名為“smarthome”，密碼為“123”。（5）按要求輸入完數(shù)據(jù)后單擊“下一步”出現(xiàn)右圖所示的界面，用戶可以根據(jù)需要更改虛擬機安裝的名稱和路徑。項目實施29Ubuntu鏡像下載安裝（6）單擊“下一步”，按照軟件提示完成虛擬機的硬件分配。本書中將虛擬機的CPU設(shè)置為2個核心，內(nèi)存設(shè)置為2048MB，用戶也可以根據(jù)實際需要自行調(diào)整配置。（7）單擊“完成”，此時虛擬機會自動啟動并顯示如圖所示的安裝界面，該安裝過程大概會持續(xù)3-5分鐘。項目實施30Ubuntu鏡像下載安裝（8）安裝完成后將顯示如圖所示的界面，用戶需輸入步驟4中設(shè)置的密碼，隨后單擊“Login”便可進入Ubuntu系統(tǒng)，至此Ubuntu虛擬機的安裝全部結(jié)束。項目實施31Qt4下載及編譯安裝本書中將采用Qt4.8.6作為開發(fā)版本，以下為其詳細的下載安裝步驟：（1）在瀏覽器中輸入網(wǎng)址http://download.qt.io/archive/qt/4.8/4.8.6/進入下載界面，并點擊“qt-everywhere-opensource-src-4.8.6.tar.gz”進行下載，其界面如圖所示。讀者也可通過其他渠道下載相同版本的Qt，同時在比賽或?qū)嵱栠^程中，學生一般不需要自行搭建QT開發(fā)環(huán)境。項目實施32Qt4下載及編譯安裝（2）打開終端，在其中輸入命令“cd/home/smarthome/Downloads/”進入下載路徑，隨后輸入命令“gunzipqt-everywhere-opensource-src-4.8.6.tar.gz”和“tarxvfqt-everywhere-opensource-src-4.8.6.tar”對下載的文件進行解壓。（3）解壓完成后會在該路徑下生成一個qt-everywhere-opensource-src-4.8.6文件夾，此時繼續(xù)在終端中輸入命令“cdqt-everywhere-opensource-src-4.8.6/”以進入該目錄，并依次輸入命令“sudoapt-getinstalllibX11-devlibXext-devlibXtst-dev”和“./configure”。項目實施33Qt4下載及編譯安裝（4）按回車執(zhí)行configure命令進行配置，并在第一個提示處輸入字母o，在第二個提示處輸入yes，等待幾分鐘，會生成Makefile文件，其界面如圖所示。項目實施34Qt4下載及編譯安裝（5）隨后在終端中繼續(xù)輸入命令“sudoapt-getinstallg++”以安裝g++，完成后輸入命令“make”編譯Qt，該過程可能會花費一到兩個小時。（6）編譯完成后，執(zhí)行“sudomakeinstall”，這樣會將Qt安裝到/usr/local/Trolltech/Qt-4.8.6目錄下。隨后執(zhí)行命令“/usr/local/Trolltech/Qt-4.8.6/bin/designer”，如果能運行如下圖所示的界面就證明安裝成功。項目實施35Qt4下載及編譯安裝除了通過下載源碼包進行解壓編譯來安裝Qt4外，Ubuntu還支持通過命令直接安裝Qt4，其步驟如下所示：（1）因為Ubuntu默認的更新源是國外的，其速度非常緩慢，因此首先需要更改/etc/apt/sources.list文件的使用權(quán)限，然后用書中代碼直接更換sources.list里面的代碼即可。（2）隨后在終端中輸入命令“apt-getupdate”更新源信息，完成后輸入命令“sudoapt-getinstallg++”安裝g++。（3）輸入命令“sudoapt-getinstalllibqt4-devlibqt4-dbglibqt4-guilibqt4-sqlqt4-dev-toolsqt4-docqt4-designerqt4-qtconfigqtcreator”并執(zhí)行。注意安裝包可以根據(jù)需要選擇，但建議這些全部安裝。隨