嵌入式智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要自21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展日新月異?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的各種系統(tǒng)和人工智能相應(yīng)問世，如:智能家居系統(tǒng)、智能電網(wǎng)系統(tǒng)、智能物流管理系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、跟蹤定位系統(tǒng)等。越來(lái)越多基于Internet的系統(tǒng)的出現(xiàn)使我們看到了事物互連的巨大前景。這些系統(tǒng)的出現(xiàn)也使我們的生活更加方便，管理更加方便。為加強(qiáng)對(duì)學(xué)校開放實(shí)驗(yàn)室的日常監(jiān)測(cè)、管理和指導(dǎo)，將實(shí)時(shí)化、智能化管理融入管理，提高開放實(shí)驗(yàn)室的綜合利用率和安全管理水平。本設(shè)計(jì)方向以IMX6嵌入式開發(fā)板為設(shè)計(jì)平臺(tái)，是一個(gè)集環(huán)境信息監(jiān)控、本地視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控傳輸、庫(kù)存管理為一體的開放式系統(tǒng)，本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，兼容性好，并且非常適合在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的一些重要功能。嵌入式智能實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型將環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊和視頻監(jiān)測(cè)模塊移植到IMX6嵌入式開發(fā)板上，通過(guò)開發(fā)板實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息通信、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和人員管理等功能。關(guān)鍵詞：智慧系統(tǒng)；嵌入式IMX6開發(fā)板；環(huán)境監(jiān)測(cè)；視頻監(jiān)控目錄TOC\o"1-3"\h\u8979摘要 16392Abstract 2294561.緒論 414401.1設(shè)計(jì)背景及意義 4119871.2系統(tǒng)介紹 516051.2.1系統(tǒng)基本構(gòu)架 5260461.2.2IMX6嵌入式開發(fā)板 6146152.系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的配置 7164342.1Linux系統(tǒng)安裝配置 7256262.2配置Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 8221812.3配置串口超級(jí)終端 916462.4配置windows系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 11149232.5配置NFS、Samba服務(wù) 1222322.5.1安裝配置NFS服務(wù) 1211092.5.2安裝配置Samba服務(wù) 12117813.系統(tǒng)模塊功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14101883.1搭建QT開發(fā)環(huán)境 14124513.1.1QT簡(jiǎn)介 14254843.1.2設(shè)置交叉編譯環(huán)境 1447903.2環(huán)境檢測(cè)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 15238013.3視頻監(jiān)控功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 20103973.3.1視頻監(jiān)控實(shí)驗(yàn)原理 20290163.3.2攝像頭驅(qū)動(dòng)配置 21213493.3.3遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控 25314763.4數(shù)據(jù)交互功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 27214604.系統(tǒng)測(cè)試 28287964.1硬件測(cè)試 2889204.2測(cè)試結(jié)論 29143955.總結(jié)與展望 30251795.1全文總結(jié) 3056535.2未來(lái)工作展望 304722參考文獻(xiàn) 33緒論1.1設(shè)計(jì)背景及意義從物聯(lián)網(wǎng)的1999概念到現(xiàn)在，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)走過(guò)了21個(gè)年頭。在這21年中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一直應(yīng)用于終端設(shè)備的升級(jí)換代，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和國(guó)家的大力支持，穩(wěn)步前行。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在物與物、人與物之間進(jìn)行信息的傳遞和控制。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須依靠互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和終端設(shè)備的發(fā)展。經(jīng)過(guò)21年的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)已經(jīng)成熟。中國(guó)已進(jìn)入5g時(shí)代，成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高，終端設(shè)備現(xiàn)在是一只手的終端設(shè)備，隨時(shí)隨地進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)。這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。一些基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)。比較常見的是安防系統(tǒng)，主要用于大學(xué)校園、住宅小區(qū)、銀行等。這套校園智慧實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的初衷與智能家居系統(tǒng)大致相同。旨在解決實(shí)際問題，使實(shí)驗(yàn)室的使用和維護(hù)在普通教學(xué)中更加方便。由于科學(xué)技術(shù)水平的迅速提高，對(duì)科研設(shè)備和科研環(huán)境的要求越來(lái)越高，實(shí)驗(yàn)室是各大高校進(jìn)行科學(xué)研究的重要場(chǎng)所。由于科研成果的重要性和安全性，對(duì)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地的要求越來(lái)越高，但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室已不能滿足高性能實(shí)驗(yàn)室的要求。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室不僅耗時(shí)耗力，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的安全性也沒有強(qiáng)有力的保障。對(duì)此，本文提出了設(shè)計(jì)-智能實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生活中的應(yīng)用，我們也可以將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到校園，不僅方便了學(xué)生在校園的學(xué)習(xí)和生活，對(duì)學(xué)校管理者來(lái)說(shuō)也意味著極大的便利。同時(shí)，還可以根據(jù)具體問題增加一些新的功能，如環(huán)境監(jiān)控功能、視頻監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)交互功能等，通過(guò)這些功能方便教學(xué)管理，提高教學(xué)質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，是對(duì)學(xué)校新的管理模式的探索;是對(duì)學(xué)生新的生活方式的倡導(dǎo);是對(duì)社會(huì)的新趨勢(shì)。嵌入式智能實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)將具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。這也是我國(guó)信息化和全面建設(shè)小康社會(huì)的需要，也是加快高校實(shí)驗(yàn)室管理信息化建設(shè)的需要，可以預(yù)見，嵌入式智能實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的應(yīng)用將為廣大高校實(shí)驗(yàn)室管理者及時(shí)、便捷地掌握實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)，避免各種安全隱患，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)向智能化、人性化方向發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在物流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下，嵌入式智能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)將具有更大的應(yīng)用前景。1.2系統(tǒng)介紹1.2.1系統(tǒng)基本構(gòu)架智慧實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)主要功能是以博創(chuàng)科技公司的LMX6嵌入式教學(xué)科研平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)該平臺(tái)中的溫度濕度傳感器實(shí)時(shí)獲取實(shí)驗(yàn)室中的溫度和濕度信息，并將溫濕度傳感器獲取的數(shù)據(jù)在瀏覽器界面顯示；通過(guò)熱釋紅外傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出入實(shí)驗(yàn)室的人員；通過(guò)煙感傳感器和蜂鳴傳感器來(lái)預(yù)防實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)危險(xiǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室中的環(huán)境狀況,如圖1.2.2為系統(tǒng)基本框架圖：圖1.2.1系統(tǒng)基本構(gòu)架圖1.2.2IMX6嵌入式開發(fā)板博創(chuàng)科技推出的IMX6嵌入式教學(xué)科研平臺(tái),采用基于飛思卡爾公司基于ARMCortex-A9MPCore的最新單核的IMX6DL嵌入式微處理器。IMX6DL是一款32RISC微處理器，該處理器具有低成本、低功耗、高性能等特征，適用于高校教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)境。IMX6教學(xué)科研平臺(tái)集成了USB2.0、SD、LCD、Camera、can、nfc、zigbee、擴(kuò)展串口等常用設(shè)備接口，適用于各種手持設(shè)備、消費(fèi)電子和工業(yè)控制設(shè)備等產(chǎn)品的開發(fā)。IMX6平臺(tái)可以作為計(jì)算機(jī)、電子通訊、軟件開發(fā)等專業(yè)開設(shè)嵌入式軟件課程的教學(xué)設(shè)計(jì)平臺(tái)，又可作為廣大從事PDA和科研單位的參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。IMX6部分底板外有：USB接口、千兆網(wǎng)口、USBOTG、WIFI、3G模塊、SD卡、雙數(shù)碼管、串口、藍(lán)牙、CAN總線、RS485總線、NFC模塊、16*16點(diǎn)陣、步進(jìn)電機(jī)、模擬交通燈、3*4按鍵、攝像頭、蜂鳴器、VGA、HDMI、音頻、LED燈、陀螺儀、LCD電容屏等資源。如圖1.0IMX6開發(fā)平臺(tái)：圖1.0IMX6開發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的配置Linux系統(tǒng)安裝配置Linux系統(tǒng)安裝配置過(guò)程需要解壓ubantu系統(tǒng)并安裝VMwareWorkstation虛擬機(jī)。采用VMware可以實(shí)現(xiàn)在Windows下虛擬操Linux系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)用程序，并移植到開發(fā)板上運(yùn)行。Ubantu是開放源代碼的自由軟件，系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單且功能強(qiáng)大，同時(shí)方便操作與管理。ubantu系統(tǒng)可以在瀏覽器搜索下載鏡像文件或者在IMX6嵌入式開發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)光盤文件中找到Ubantu-uptech.z01和Ubantu-uptech.zip這兩個(gè)文件并解壓。VMwareWorkstation虛擬機(jī)可在任意瀏覽器下載或者在IMX6開發(fā)平臺(tái)光盤中找壓縮文件進(jìn)行安裝，安裝過(guò)程在這里不進(jìn)一步闡述。如圖1.1是安裝好以后的界面圖：圖1.1系統(tǒng)界面圖配置Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在安裝完成Linux系統(tǒng)之后，下一步就要配置Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，配置Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的目的在于與嵌入式開發(fā)板進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，這一步驟在整個(gè)配置過(guò)程中尤為重要，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的配置不正確會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的下一步操作，ubantu系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置相對(duì)簡(jiǎn)單，以下為配置Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的具體步驟:打開VMware虛擬機(jī)，輸入初始密碼123456，進(jìn)入桌面找到超級(jí)終端圖標(biāo)并打開，在首行輸入sudosu切換至root權(quán)限。點(diǎn)擊右上角扇形圖標(biāo)，點(diǎn)擊之后，會(huì)有網(wǎng)絡(luò)配置的下拉選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊編輯連接，在彈出的對(duì)話框中選擇添加。選擇連接類型，此處選擇以太網(wǎng)，然后點(diǎn)擊新建，會(huì)彈出正在編譯以太網(wǎng)連接1的對(duì)話框，選擇設(shè)備MAC地址，右邊有一個(gè)倒三角，點(diǎn)擊下拉，會(huì)顯示當(dāng)前的MAC地址。設(shè)備MAC地址選擇完以后，點(diǎn)擊IPv4設(shè)置，在此將IP地址設(shè)置為1。點(diǎn)擊關(guān)閉，點(diǎn)擊虛擬系統(tǒng)右上角的扇形圖標(biāo)，選中啟用聯(lián)網(wǎng)，選擇啟動(dòng)聯(lián)網(wǎng)之后，選擇啟動(dòng)以太網(wǎng)連接選擇以太網(wǎng)連接1以后，可以看到扇形圖標(biāo)發(fā)生了變化，如下圖1.5.32所示，系統(tǒng)也會(huì)彈出網(wǎng)絡(luò)已連接的字樣。打開虛擬機(jī)終端，在首行輸入ifconfig，查詢?cè)撎摂M機(jī)IP地址，如圖1.2所示。圖1.2網(wǎng)絡(luò)連接成功（10）打開系統(tǒng)左側(cè)的Firefox網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，如何可以進(jìn)行外網(wǎng)的訪問，則網(wǎng)絡(luò)配置完成。配置串口超級(jí)終端虛擬機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置完成之后，嵌入式開發(fā)板也要做一些相關(guān)操作，但無(wú)法直接在開發(fā)板上直接配置相關(guān)操作，需要借助第三方工具，本次設(shè)計(jì)使用超級(jí)終端進(jìn)行相關(guān)操作。具體操作如下：下載安裝超級(jí)終端軟件，安裝過(guò)程在這里不進(jìn)一步闡述安裝完成并打開后，會(huì)提示用戶輸入國(guó)家和區(qū)號(hào)，用戶要根據(jù)自己的位置填寫，然后單擊確定。如圖1.3所示，然后點(diǎn)擊確定。圖1.3超級(jí)終端配置過(guò)程在彈出界面點(diǎn)擊確定，如圖1.4所示圖1.4超級(jí)終端配置過(guò)程在彈出界面填入連接名稱，然后點(diǎn)擊確定，如圖1.5所示。圖1.5超級(jí)終端配置過(guò)程選擇串口設(shè)備（根據(jù)實(shí)際硬件連接選擇），如圖1.6所示。圖1.6超級(jí)終端配置過(guò)程在彈出界面配置串口，具體數(shù)值如圖1.7所示。圖1.7超級(jí)終端配置過(guò)程點(diǎn)擊確定進(jìn)入超級(jí)終端界面。超級(jí)終端建立后，連接串口設(shè)備、迷你usb線和5v電源，打開主電源開關(guān)，啟動(dòng)開發(fā)板。開發(fā)板上電啟動(dòng)后，輸入root無(wú)需密碼即可登錄。在開發(fā)板接口中配置ip地址，輸入命令ifconfigeth90..配置windows系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為了保證目標(biāo)主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)連接，虛擬機(jī)、超級(jí)終端和windows系統(tǒng)的ip地址必須保持在同一網(wǎng)段上且互不沖突，可以通過(guò)ping命令相互交互。窗口系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的配置方法非常簡(jiǎn)單。找到網(wǎng)絡(luò)和共享中心，將Window的IPV4配置為1，如圖1.7所示。此時(shí)，窗口系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置完成。圖1.7IPV4地址配置2.5配置NFS、Samba服務(wù)2.5.1安裝配置NFS服務(wù)NFS(網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)服務(wù))是Linux系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)文件共享服務(wù)。Linux客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向NFS服務(wù)器請(qǐng)求文件共享服務(wù)，類似于Windos中的文件共享服務(wù)。它旨在在不同的機(jī)器和不同的操作系統(tǒng)之間共享文件?？蛻舳耸褂谩癿ount”將遠(yuǎn)程主機(jī)的NFS目錄文件掛載到自己的文件系統(tǒng)中，如圖1.9所示。打開vmware虛擬機(jī)，點(diǎn)擊桌面系統(tǒng)終端，在彈出界面的第一行輸入sudosu命令，切換到root權(quán)限。切換到root權(quán)限后，輸入安裝nfs的命令:sudoapt-getinstallnfs-kernel-server。點(diǎn)擊enter，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)安裝NFS服務(wù)。安裝完成后，可以設(shè)置一個(gè)共享文件，進(jìn)入exitenter，切換到uptech用戶，并在根目錄中創(chuàng)建IMX6文件夾:sudomkdir/IMX6。修改etc目錄下的導(dǎo)出文件，輸入命令:sudovi/etc/exports。打開配置文件之后，在其最后一行添加nfs共享目錄配置語(yǔ)句：/IMX6*(rw,synchronization,no_root_squash,no_subtree_check)添加成功后，輸入此命令重新啟動(dòng)nfs服務(wù):sudo/etc/init.d/nfs-kernel-serverrestart至此，NFS服務(wù)安裝配置完成。2.5.2安裝配置Samba服務(wù)Samba是一個(gè)linux共享文件系統(tǒng)。SMB(servicemessageblock)/CIFS(universalnetworkfilesystem)協(xié)議在linux中實(shí)現(xiàn)，允許linux、unix、windows系統(tǒng)相互共享文件。Samba配置流程如下:進(jìn)入虛擬機(jī)系統(tǒng)終端，在uptech用戶下輸入安裝Samba服務(wù)的命令:sudoapt-getinstallsamba單擊Enter自動(dòng)安裝系統(tǒng)。完成后，輸入命令進(jìn)入配置文件smb.conf:sudovim/etc/samba/smb.conf進(jìn)入smb.conf配置文件后，在底線添加以下samba配置信息：[print]Comment=PrintPath=/Home/Nowbrowseable=yesWritable=ispublic=iscreatemask=0777directorymask=0777添加完成之后點(diǎn)擊ESC，輸入i:保存并退出。保存和退出后，在uptech用戶下創(chuàng)建共享目錄并設(shè)置權(quán)限:創(chuàng)建共享目錄:sudomkdir/home/now，設(shè)置文件權(quán)限:sudochmod777/home/now/*此命令允許所有用戶對(duì)該文件擁有權(quán)限。然后輸入命令重啟samba服務(wù):sudo/etc/init.d/smbd重啟。在“開始”計(jì)算機(jī)的“搜索程序和文件”中鍵入Linux系統(tǒng)中的ip地址，單擊Enter，可以看到打印文件夾，如圖1.9所示，表示Samba安裝成功，需要共享的文件可以放在這個(gè)打印文件夾中與虛擬機(jī)共享。圖1.9Samba服務(wù)配置完成系統(tǒng)模塊功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)搭建QT開發(fā)環(huán)境QT簡(jiǎn)介Qt是一個(gè)跨平臺(tái)的應(yīng)用和用戶界面框架，采用c++語(yǔ)言，包括富c++類，包括界面設(shè)計(jì)窗口接口、io控制接口、繪圖接口、多媒體接口、數(shù)據(jù)庫(kù)接口等富開發(fā)接口。本系統(tǒng)開發(fā)主要采用的是窗口界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)界面設(shè)計(jì)。Qt不僅是一個(gè)圖形界面開發(fā)庫(kù)，而且還有一個(gè)比較完整的開發(fā)環(huán)境的開發(fā)工具。Qtcreator是一個(gè)基于qt用戶界面設(shè)計(jì)的可視化集成環(huán)境，可以跨平臺(tái)運(yùn)行，支持linux，windows，macos等操作系統(tǒng)。它集成了qt設(shè)計(jì)器的所有功能，包括qt語(yǔ)言工具、qt管理工具、gdb圖形調(diào)試前端、qmake構(gòu)建工具等。設(shè)置交叉編譯環(huán)境交叉編譯是指在某個(gè)主機(jī)平臺(tái)(例如PC)上使用交叉編譯器編譯可以在其他平臺(tái)(例如ARM)上運(yùn)行的代碼的過(guò)程。因?yàn)橹鳈C(jī)和開發(fā)板的運(yùn)行環(huán)境不一樣，所以應(yīng)該提供不同的類庫(kù)，以便在主機(jī)上開發(fā)的代碼可以在嵌入式開發(fā)板上運(yùn)行。設(shè)置交叉編譯環(huán)境的過(guò)程如下:(1)將壓縮包arm-linux-gcc-4.4.3.tar.gz存放到如圖1.10所示目錄中。圖1.10交叉編譯環(huán)境設(shè)置過(guò)程(2)使用tar命令:tarzxvf解壓縮并將其安裝在當(dāng)前目錄中如圖1.11所示。圖1.11交叉編譯環(huán)境設(shè)置過(guò)程如圖1.12所示，它指示已成功解壓縮文件，并且解壓縮文件存儲(chǔ)在/home/song/software/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3文件夾中。

圖1.12交叉編譯環(huán)境設(shè)置過(guò)程(4)使用命令:vim/etc/profile編輯配置文件并添加環(huán)境變量。將以下代碼添加到配置文件的最后一行:ExportPATH=$PATH:/home/song/software/opt/FriendlyARM/toolschool/4.4.3/bin，單擊ESC添加后，輸入I:保存并退出。如圖1.13所示。

圖1.13交叉編譯環(huán)境設(shè)置過(guò)程(5)使用命令:source/etc/profile使環(huán)境變量生效。在終端上輸入命令arm-linux，然后按Tab鍵，如圖1.14所示，表示環(huán)境變量已成功設(shè)置。圖1.14交叉編譯環(huán)境設(shè)置過(guò)程環(huán)境檢測(cè)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)嵌入式LMX6開發(fā)板包含多個(gè)模塊，在這里主要用到溫濕度，紅外，煙感，蜂鳴器傳感器、LCD。通過(guò)這些傳感器收集的信息，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室中的環(huán)境狀態(tài)，并且當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)可以根據(jù)蜂鳴器報(bào)警及時(shí)消除火災(zāi)，并將各個(gè)傳感器獲取的數(shù)據(jù)在LCD顯示屏上顯示。界面跳轉(zhuǎn)函數(shù)：voidmeau::on_hjjc_clicked()/*主界面跳轉(zhuǎn)到環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊定義*/{//點(diǎn)擊觸發(fā)kjjc*ab=newkjjc();//定義顯示新的界面名稱ab->show();//顯示跳轉(zhuǎn)的界面}開發(fā)板連接傳感器模塊時(shí)，溫濕度模塊連接開發(fā)板的P1端口，紅外傳感器連接P5端口，蜂鳴器模塊連接P8端口，煙感模塊連接P2端口。功能模塊設(shè)計(jì)時(shí)，先添加kjjc這個(gè)類，其中kjjc.ui文件是用來(lái)設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊的界面，添加窗口組件，建立信號(hào)槽連接，編寫事件處理函數(shù)的；kjjc.cpp中是環(huán)境監(jiān)測(cè)功能函數(shù)的實(shí)現(xiàn)；kjjc.h文件用來(lái)聲明后面程序設(shè)計(jì)所需的函數(shù)庫(kù)與類名；然后在kjjc.cpp中添加調(diào)用所用到的傳感器驅(qū)動(dòng)函數(shù);當(dāng)產(chǎn)生點(diǎn)擊控制單元按鈕開關(guān)的信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用QProcess函數(shù)，啟動(dòng)對(duì)對(duì)應(yīng)的傳感器運(yùn)行函數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的檢測(cè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)功能流程圖如下：圖1.15環(huán)境監(jiān)測(cè)功能流程圖主界面代碼：kjjc::kjjc(QWidget*parent):QWidget(parent),ui(newUi::kjjc){{ui->setupUi(this)；//構(gòu)建主界面QTimer*timer=newQTimer(this);//定時(shí)器連接，用來(lái)刷新采集數(shù)據(jù)connect(timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(refreshStatus()));Insmod_moudles();//調(diào)用驅(qū)動(dòng)模塊sleep(3);timer->start(1000);//每秒刷新一次GetStatus();}}#defineMODULES_DRIVER"/root/modules_driver.sh"http://定義驅(qū)動(dòng)目錄調(diào)用各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)函數(shù)：voidkjjc::Insmod_moudles(){QProcess*process=newQProcess;QStringListstr;str<<"";process->start(MODULES_DRIVER,str);//連接驅(qū)動(dòng)process->waitForStarted();sleep(3);fd_irda=open("/dev/irda",0);//打開紅外驅(qū)動(dòng)if(fd_irda<0){printf("Can'topen/dev/irda\n");}fd_smog=open("/dev/smog",0);//打開煙感驅(qū)動(dòng)if(fd_smog<0){printf("Can'topen/dev/smog\n");}fd_sht11=open("/dev/sht11",0);//打開溫濕度驅(qū)動(dòng)if(fd_sht11<0){printf("Can'topen/dev/sht11\n");}}溫濕度監(jiān)測(cè)函數(shù)：voidkjjc::calc_sht11(float*p_humidity,float*p_temprature)//定義溫濕度函數(shù)；具體代碼不在詳細(xì)介紹。voidkjjc::Show_sht11()//調(diào)用并顯示溫濕度主要代碼{ui->label_Stemp->setText(QString("%1").arg(fvalue_t).mid(0,5));//溫度顯示ui->label_Shumi->setText(QString("%1").arg(fvalue_h).mid(0,5));//濕度現(xiàn)實(shí)}紅外監(jiān)測(cè)主要函數(shù)代碼：voidkjjc::Show_irda(){intret;intirda_cnt;ui->label_Sirda->setText("normal");//標(biāo)簽Sirda用來(lái)顯示是否檢測(cè)到有人ret=read(fd_irda,&irda_cnt,sizeof(irda_cnt));if(ret<0){printf("readerr!\n");//打開錯(cuò)誤}if(irda_cnt){ui->label_Sirda->setText("someone");//有人}elseif(!irda_cnt){ui->label_Sirda->setText("normal");//無(wú)}}煙感監(jiān)測(cè)主要代碼：voidkjjc::Show_smog(){intret;intsmog_cnt;ui->label_Ssmog->setText("normal");//標(biāo)簽Ssmog用來(lái)顯示是否檢測(cè)到發(fā)生火災(zāi)ret=read(fd_smog,&smog_cnt,sizeof(smog_cnt));if(ret<0){printf("readerr!\n");//打開失敗}if(smog_cnt){ui->label_Ssmog->setText("firing");//有火災(zāi)發(fā)生}elseif(!smog_cnt){ui->label_Ssmog->setText("normal");//安全}LCD代碼：voidkjjc::on_pb_matrix_on_clicked()//打開LCD{QProcess*process=newQProcess;process->start("/root/lcd/s3c24xx_lcd_test");process->waitForStarted();}voidkjjc::on_pb_matrix_off_clicked()//關(guān)閉LCD{QProcess*process=newQProcess;process->start("/root/lcd/lcd_stop.sh");process->waitForStarted();}

蜂鳴器代碼：voidWidget::on_pb_buzzer_on_clicked()//打開蜂鳴器{QProcess*process=newQProcess;QStringListstr;str.clear();str<<"1"<<"1";process->start("/root/buzzer/gpio_test",str);process->waitForStarted();}voidWidget::on_pb_buzzer_off_clicked()//關(guān)閉蜂鳴器{QProcess*process=newQProcess;QStringListstr;str.clear();str<<"0"<<"0";process->start("/root/buzzer/gpio_test",str);process->waitForStarted();}視頻監(jiān)控功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.3.1視頻監(jiān)控實(shí)驗(yàn)原理本地視頻監(jiān)控的流程：通過(guò)ZC301攝像頭采集環(huán)境視頻信息，具體的采集方法由V4LAPI函數(shù)實(shí)現(xiàn)，ARM開發(fā)板采集視頻完畢后，開發(fā)板調(diào)用Framebuffer驅(qū)動(dòng)，將視頻顯示在LCD顯示屏。流程圖如下：圖1.16視屏監(jiān)控流程video4linux提供常見電視攝像機(jī)、攝像機(jī)并行端口和USB接口的面對(duì)面編程，是linux視頻設(shè)備的核心驅(qū)動(dòng)程序。通常在視頻電話需要捕獲視頻時(shí)使用，這是Linux嵌入式開發(fā)過(guò)程中常用的基本接口類型。通過(guò)各種視頻和音頻設(shè)備開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序后，通過(guò)視頻和音頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)V4L提供的系統(tǒng)API。V4L分為兩層。底層由內(nèi)核中的視頻和音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)，上層為系統(tǒng)提供API。幀緩沖區(qū)是Linux系統(tǒng)內(nèi)核為顯示設(shè)備制作的編程接口。它是一種抽象地反映屏幕的設(shè)備，允許高級(jí)應(yīng)用程序以圖像的形式直接讀取和使用緩沖顯示工作。幀緩沖的源文件位于Linux/Drivers/video/目錄中?？偟某橄笤O(shè)備文件是fbcon.c，并且在該目錄中存在與各種顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序相關(guān)的源文件。幀緩沖設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基于以下文件:（1）Linux/include/Linux/fb.h（2）Linux/driver/video/fbmem.c;在這兩個(gè)文件中，定義了framebuffer使用的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且支持FrameBuffer的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供了通用接口。3.3.2攝像頭驅(qū)動(dòng)配置⑴進(jìn)入終端下的移植內(nèi)核目錄，執(zhí)行命令:#maemenuconfig⑵選擇并進(jìn)入“Multimediedevices>”菜單選項(xiàng)，然后<M>選擇Linux的視頻選項(xiàng)。⑶返回主菜單，然后選擇并進(jìn)入“USB支持>(usb配置選項(xiàng))”菜單選項(xiàng)，然后<M>選擇USBSPCA5XXSunplusVimicroSonix攝像機(jī)以配置usb⑷保存當(dāng)前配置然后退出。⑸然后執(zhí)行命令:#makedep，用于建立文件依賴關(guān)系;然后執(zhí)行命令:#make模塊編譯鏈接模塊。編譯鏈接完成后，將在/Linux2.6.x/kernel/drivers/usb/spca5xx文件夾中生成三個(gè)模塊驅(qū)動(dòng)程序spca5xx.o，spcadecoder.o和spca_core.o。⑹移植的linux內(nèi)核啟動(dòng)后，為了使用相機(jī)，需要調(diào)用編譯后的USB相機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，并在控制終端上執(zhí)行以下代碼:#insmodspca5xx.o⑺在V4L執(zhí)行文件的開發(fā)板/root/camera/目錄中，直接運(yùn)行命令:./v4lcap就可以運(yùn)行視頻采集程序。v4l視頻編程的過(guò)程與文件操作的過(guò)程沒有根本區(qū)別。首先初始化幀緩沖設(shè)備，然后將幀緩沖設(shè)備的地址映射到內(nèi)存mmap;初始化V4L視頻捕獲功能，將V4L采集的視頻圖像地址映射到內(nèi)存mmap。通過(guò)Framebuffer設(shè)備的地址映射和V4L捕獲的視頻圖像地址映射到存儲(chǔ)器mmap，可以將圖像參數(shù)傳輸?shù)紽ramebuffer，并且可以在LCD上顯示捕獲的圖像。實(shí)現(xiàn)信息傳遞主要函數(shù)：vd->fbp=(char*)mmap(0,screensize,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fbfd,0);//映射設(shè)備到內(nèi)存。vd->map=mmap(0,vd->mbuf.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,vd->fd,0);//映射采集圖片信息到內(nèi)存。mmap函數(shù)解析：Void*mmap(void*start,size_tlength,intprot,intflags,intfd,off_toffset)Start：內(nèi)存映射位置。Null通常用于顯示任何地址；Length：映射的文件大??；Prot：映射的方式有兩種：讀動(dòng)作（PROT_READ）讀動(dòng)作和PROT_WRITE寫動(dòng)作（PROT_WRITE）；Flags：方式3種MAP_SHARE:修改內(nèi)存，文件同步修改；MAP_FIXE:禁止修改；MAP_PRIVATE:若要修改另存為一個(gè)備份，不改源文件；Fd：打開的文件的描述符；Offset：偏移量，大小可以控制長(zhǎng)度。主要程序流程代碼：#include<Linux/videodev.h>//使用v4l必須包含的頭文件#include<Linux/fb.h>//使用Framebuffer必須包含的頭文件typedefstruct_fb_v4l//定義的結(jié)構(gòu)體_fb_v4l:包含F(xiàn)rameBuffer信息和video4Linux信息{//FrameBuffer信息intfbfd;//FrameBuffer設(shè)備句柄structfb_var_screeninfovinfo;//FrameBuffer屏幕可變的信息structfb_fix_screeninfofinfo;//FrameBuffer固定不變的信息char*fbp;//FrameBuffer內(nèi)存指針//video4Linux信息intfd;//保存打開視頻文件的設(shè)備描述符structvideo_capabilitycapability;//定義攝像頭的分辨率，信號(hào)信息structvideo_bufferbuffer;structvideo_WindowWindow;//定義攝像區(qū)域的長(zhǎng)度，寬度structvideo_channelchannel[8];//定義信號(hào)信息structvideo_picturepicture;//定義攝像頭的分辨率，信號(hào)信息structvideo_tunertuner;structvideo_audioaudio[8];structvideo_mmapmmap;//用于內(nèi)存的映射structvideo_mbufmbuf;//獲取內(nèi)存映射的頓信息，包括頓大小，巾貞數(shù)量及偏移量unsignedchar*map;//用于指向圖像數(shù)據(jù)的指針intframe_current;intframe_using[VIDEO_MAX_FRAME];//幀的狀態(tài)沒有采集還是等待結(jié)束?}fb_v4l;//主程序?qū)崿F(xiàn)函數(shù)：⑴打開初始化Framebuffer，映射Framebuffer設(shè)備地址到內(nèi)存mmap：intopen_framebuffer(char*ptr,fb_v41*vd){intfbfd,screensize;fbfd=open(ptr,O_RDWR);if(fbfd<0){printf("Error:cannotopenframebufferdevice.%x\n",fbfd);returnERR_FRAME_BUFFER;}printf("Theframebufferdevicewasopenedsuccessfully.\n");vd->fbfd=fbfd;//保存打開FrameBuffer設(shè)備的句柄;vd->fbp=(char*)mmap(0,screensize,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fbfd,0);//映射Framebuffer設(shè)備到內(nèi)存⑵打開視頻設(shè)備文件(通常是/dev/video0)intopen_video(char*fileptr,fb_v41*vd,intdep,intpal,intwidth,intheight){//打開視頻設(shè)備if((vd->fd=open(fileptr,O_RDWR))<0){perror("v4l_open:");returnERR_VIDEO_OPEN;}printf("=============GetDeviceSuccess=======================");⑶獲得設(shè)備信息（查詢和確認(rèn)設(shè)備性能)。if(ioctl(vd->fd,VIDIOCGCAP,&(vd->capability))<0){perror("v4l_get_capability:");returnERR_VIDEO_GCAP;}⑷根據(jù)需要更改設(shè)備的相關(guān)設(shè)置(設(shè)置捕獲的圖像的寬和高、設(shè)置色深)。if(ioctl(vd->fd,VIDIOCGPICT,&(vd->picture))<0){perror("v4l_get_picture");returnERR_VIDEO_GPIC;}printf("=============GetPictureSuccess=======================");vd->picture.palette=pal;//調(diào)色板vd->picture.depth=dep;//像素深度⑸獲得采集到的圖像數(shù)據(jù)（這里V4L提供了兩種方法。第一種方法是直接打開設(shè)備讀取圖像數(shù)據(jù)。另一種方法是建立一個(gè)內(nèi)存包，將圖像地址反映到MMAP的內(nèi)存中，得到圖像數(shù)據(jù)）if(ioctl(vd->fd,VIDIOCGMBUF,&(vd->mbuf))<0){perror("v4l_get_mbuf");return-1;//建立設(shè)備內(nèi)存映射vd->map=mmap(0,vd->mbuf.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,vd->fd,0);if(vd->map<0)映{perror("v4l_mmap_init:mmap");return-1;}printf("Thevideodevicewasopenedsuccessfully.\n");//returnget_first_frame(vd);return0;⑹關(guān)閉視頻設(shè)備。intv4l_close(v4l_device*vd){close(vd->fd);return0;}3.3.3遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控⑴遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控是通過(guò)ZC301攝像機(jī)采集視頻數(shù)據(jù)。視頻收集是由Vide04Linux(簡(jiǎn)稱V4L)實(shí)現(xiàn)的，在最后一部分已經(jīng)介紹過(guò)。⑵然后通過(guò)TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)瀏覽器與服務(wù)器(開發(fā)板)之間的通信，通過(guò)Linuxsocket接口的網(wǎng)絡(luò)程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸。套接字與網(wǎng)絡(luò)通信兩端的套接字相同，雙方的套接字接口之間存在通信。為了實(shí)現(xiàn)傳輸和接收，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控模塊通過(guò)socket接口實(shí)現(xiàn)信息交互。⑶服務(wù)器通過(guò)web服務(wù)器響應(yīng)瀏覽器請(qǐng)求，web服務(wù)器處理瀏覽器發(fā)送的HTTP請(qǐng)求，并負(fù)責(zé)響應(yīng)瀏覽器請(qǐng)求。⑷利用CGI(通用網(wǎng)絡(luò)管理接口技術(shù))實(shí)現(xiàn)了瀏覽器與嵌入式服務(wù)器之間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通用網(wǎng)管接口技術(shù)應(yīng)用程序是用c語(yǔ)言編寫的，因?yàn)閏語(yǔ)言可以實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器對(duì)外部數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采樣、與外部設(shè)備的通信和控制等。CGI處理步驟：通過(guò)Internet向服務(wù)器發(fā)送用戶請(qǐng)求（開發(fā)版）；開發(fā)板服務(wù)器接受邀請(qǐng)并通過(guò)CGI程序進(jìn)行處理CGI程序?qū)⑻幚斫Y(jié)果返回給服務(wù)器；服務(wù)器將結(jié)果返回給用戶。（5）瀏覽器視頻信息通過(guò)tcp/ip協(xié)議再次傳輸?shù)綖g覽器。流程如下。流程如下：圖1.16網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控流程圖⑹Boa移植：①將boa-0.94.13.tar.gz復(fù)制到Linux虛擬機(jī)的“/home/uptech”②解壓boa安裝包：tar-zxvfboa-0.94.13.tar.gzcdboa-0.94.13/src③修改“/home/uptech/boa-0.94.13/src/compat.h”文件vicompat.h修改120行:#定義時(shí)間區(qū)域_偏移(foo)foo->tm_gmtoff④修改“/home/uptech/boa-0.94.13/src/boa.c”文件⑤運(yùn)行“/home/uptech/boa-0.94.13/src/configure”文件配置源文件⑥用修改后的第31行和32行修改“/home/uptech/boa-0.94.13/src/Makefile”文件:CC=arm-Linux-gccCPP=arm-Linux-gcc-E⑦編譯makecleanmake此時(shí)，在/homepage/technology/boa-094.13/src//文件夾下，將出現(xiàn)我們需要的可執(zhí)行文件boa。通過(guò)TFTP將執(zhí)行特定Boa的文件上傳到開發(fā)板，同時(shí)創(chuàng)建目錄和配置文件。⑺配置spcaview(網(wǎng)絡(luò)攝像頭的applet程序)：①cd/home/uptech②解壓spcaview-20061208.tar.gz安裝包：tar-zvxfspcaview-20061208.tar.gzcdspcaview-20061208③修改Makefile，指向新的壓縮和解壓縮庫(kù)，靜態(tài)編譯，“viMakefile”CC=arm-Linux-gccCPP=arm-Linux-g++Spcaserv:$(OBJSERVER)$(CC)$(SERVFLAGS)-Ospcaserv$(OBJSERVER)$(SERVLIBS)④編譯spcaservmakespcaserv⑤通過(guò)tftp，將生成的目標(biāo)文件“spcaserv”傳輸?shù)紸RM開發(fā)板，并建立相應(yīng)的目錄和配置文件。⑥在ARM開發(fā)板上執(zhí)行：./boa此時(shí)，WEB服務(wù)器已在ARM開發(fā)板上啟動(dòng)。在ARM開發(fā)板上運(yùn)行:spcaserv./spcaserv-d/dev/video0-s320*240-f;在客戶端瀏覽器的地址欄中輸入ARM開發(fā)板的ip地址。3.4數(shù)據(jù)交互功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互功能是通過(guò)嵌入式Web服務(wù)器與瀏覽器進(jìn)行交互，嵌入式開發(fā)板獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)移植的Web服務(wù)器與瀏覽器進(jìn)行交互。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Web技術(shù)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中選擇了支持CGI、更適合嵌入式系統(tǒng)的BoaWeb服務(wù)器，并將其移植到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了嵌入式Web服務(wù)器的功能。具體的遷移實(shí)現(xiàn)方法如下:下載Boa服務(wù)器源代碼boa一0．94．13．tar．gz，并將其解縮在／boasrc／目錄下。編譯Boa源代碼，生成執(zhí)行文件Boa(大小約6OKB)。創(chuàng)建一個(gè)相關(guān)的工作目錄。在/etc目錄下創(chuàng)建boa目錄，并將boa的主配置文件boa.conf放在其中。您還需要?jiǎng)?chuàng)建日志文件所在的目錄/var/log/boa，HTML文檔的主目錄/var/www，以及CGI腳本所在的目錄/var/www/cgi-bin/。配置和修改Boa。這主要是通過(guò)修改定義來(lái)實(shí)現(xiàn)的。h，boa.conf和mime.types文件。修改定義。h來(lái)指定Web服務(wù)器的根目錄路徑(SERVER-R()OT)。boa.conf文件由規(guī)則組成，這些規(guī)則用于配置Boa服務(wù)器，指定相應(yīng)的endEl，服務(wù)器名稱和某些相關(guān)文件的路徑。為了使Boa服務(wù)器正確運(yùn)行，它必須確保文件配置正確，并將文件、一些靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)、CGI可執(zhí)行程序等放在特定的目錄中。放置Boa文件。在/bin/下添加生成的boa可執(zhí)行文件，并將修改后的bao.conf復(fù)制到Web服務(wù)器根目錄/ete/boa。并將一些靜態(tài)頁(yè)面放在bo-a.conf指定的目錄中。重新編譯內(nèi)核根文件系統(tǒng)，再次將文件系統(tǒng)下載到控制中心硬件電路板，啟動(dòng)BoaWeb服務(wù)器，可以通過(guò)IE訪問系統(tǒng)設(shè)計(jì)的網(wǎng)頁(yè)。系統(tǒng)測(cè)試硬件測(cè)試本次設(shè)計(jì)中主要硬件有嵌入式開發(fā)板、溫濕度傳感器，紅外傳感器，煙感傳感器，蜂鳴器傳感器、LCD，硬件測(cè)試主要測(cè)試這些傳感器是否正常工作。測(cè)試1：環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊運(yùn)行測(cè)試如圖4-3，數(shù)據(jù)采集結(jié)果如圖4-4所示：圖1.17環(huán)境監(jiān)測(cè)運(yùn)行圖圖1.18環(huán)境監(jiān)測(cè)采集數(shù)據(jù)圖測(cè)試2：視屏采集模塊本地測(cè)試如圖4-10所示，網(wǎng)絡(luò)測(cè)試如圖4-11所示：圖1.19本地視頻監(jiān)控圖4.2測(cè)試結(jié)論本次測(cè)試對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)功能中的溫濕度傳感器，紅外傳感器，煙感傳感器，蜂鳴器傳感器、LCD進(jìn)行了實(shí)時(shí)測(cè)試，各項(xiàng)傳感器運(yùn)行正常，且數(shù)據(jù)成功進(jìn)行交互。視頻監(jiān)控功能中的視頻采集模塊測(cè)試正常，數(shù)據(jù)