安防监控实现之A9主框架的搭建
文章目录
- 声明
- 线程
- 概念（意识）
- 分层分析
- 数据流分析
- 软件层次框架图
- 系统框架，线程关系
- 项目目录结构
- 数据描述
- 结构体描述
- 全局变量描述
- 主线程与各个子线程的搭建
- 主线程
- 各个子线程的函数
- 搭建运行效果
声明
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线程
https://zhuzhongwei.blog.csdn.net/article/details/90175878
概念（意识）
- 分层意识
- 数据流
分层分析
| 层次结构 | 说明 | 数据 |
|---|---|---|
| web网页端显示部分 | 环境信息 === 实时刷新环境数据 摄像头采集图像 === 采集监控信息 硬件控制 === 下发要去控制的命令 |
环境信息： adc电压数据 、mpu6050的六轴数据 、温度 、湿度 摄像头采集图像： 硬件控制：风扇、 LED灯、蜂鸣器 、GPRS ==== 发短信或打电话 |
| A9数据处理部分 | 创建进程、线程 每条线程做自己的事情 涉及到进程间通信 数据处理===>分发（上行数据 or 下行数据） |
数据流向分析： 1、ZigBee(采集终端)–>A9（处理平台） 2、A9（处理平台）–>网页（显示平台） 3、网页（显示平台）–>A9（处理平台） 4、A9（处理平台）—>ZigBee(采集终端) |
| A9-ZigBee数据采集部分 | A9采集部分 ZigBee采集部分 (STM32平台（可以自己扩展）) |
 |
| 小结 |  |
数据流分析
-
制定通信的协议（结构体）：
-
数据要怎么上传，上传的目的是为了什么？
-
数据要怎么下发，下发的目的又是为了什么？
数据的上传： ====> 共享内存上传数据 ====> 显示并交给用户查看环境信息 数据的下发用于控制硬件：====> 消息队列下发数据====> 控制硬件改变环境
| 数据上传 | 数据下发 |
|---|---|
 |
 |
软件层次框架图
-
项目描述：
在main程序中申请的很多线程，每个线程代表一个任务处理，进而实现多任务并发的机制。这里A9应用层程序设计为一个应用服务器，不仅要接收底层送过来的数据包，解析处理后的数据最终要送到html文件中，最后经浏览器解析展示给用户看；而且还要求能接收客户端用户发出的命令，然后进一步实现某个设定。把整个项目功能分成多个任务，有处理客户端请求线程、解析底层数据包并填充到结构体线程、处理数据并传递到网页端线程，等等。。。这么多线程，要考虑到线程之间的同步互斥机制，如何对资源进行访问。 -
目的：本文将把这种多线程处理的思想，构建成一个用户程序框架，最终实现多个线程的切换。暂时不实现上图所示的这些功能。重点是项目架构的实现。
系统框架，线程关系
-
先通过 ZigBee 模块进行实时采集环境参数，例如温度、湿度、光感数据；
-
再通过 ZigBee 协调器进行数据接收，然后把采集到的环境参数通过串口发送给 A9；
-
由 A9 的 client_request 线程负责接收环境参数或其他请求，激活数据库线程对数据库进行相应的
处理，如果是环境参数则对环境参数进行判断处理进行报警。 -
用摄像头采集图片，存储到 A9 上。
-
构建嵌入式 web 服务器，使用户通过网络利用 pc 机进行监控。
-
在 web 页面上设置控制按钮，监控设备识别用户指令并进行相应动作
-
A9 通过 GPRS 短信息功能向数据描述用户报警。
pthread_client_request():处理消息队列里请求的线程.
pthread_refresh():更新共享内存里的实时数据.
pthread_sqlite():数据库线程.
pthread_transfer ():接收数据线程…
pthread_sms():短信模块控制线程.
pthread_led():A9LED 模块线程.
pthread_camera():摄像头模块控制线程
phtread_buzzer():A9 蜂鸣器模块线程.
项目目录结构
linux@linux:/home/zzw/share/Security_Monitoring_Project$ tree -L 1 .
├── data_global.c 定义全局信息(IPC对象id和key值、条件锁、互斥锁)
├── data_global.h 一些全局变量、全局信息的声明(全局宏定义、全局函数声明、全局变量声明)
├── main.c 主线程，用于多个子线程和锁的统一申请、注销线程资源、注销消息队列 共享内存 信号量等等
├── Makefile 负责整个项目的编译
├── obj 这是一个目录，所有编译生成的中间文件在这个目录中
├── our_storage 最终编译输出的可执行文件
├── pthread_buzzer.c 线程 A9蜂鸣器控制
├── pthread_camera.c 线程 摄像头模块控制
├── pthread_client_request.c 线程 处理消息队列中的请求
├── pthread_led.c 线程 A9 LED模块
├── pthread_refresh.c 线程 更新共享内存里的实时数据
├── pthread_sms.c 线程 短信模块控制
├── pthread_sqlite.c 线程 数据库
├── pthread_transfer.c 线程 接收M0数据线程
└── sem.h 主要用于实现函数接口 对信号量的PV操作
1 directory, 14 files
数据描述
结构体描述
-
zigbee 模块对象信息参数结构体
typedef struct _makeru_zigbee_info { uint8_t head[3]; //标识位: 'm' 's' 'm' makeru-security-monitor uint8_t type; //数据类型 'z'---zigbee 'a'---a9 float temperature; //温度 float humidity; //湿度 float tempMIN; //温度下限 float tempMAX; //温度上限 float humidityMIN; //湿度下限 float humidityMAX; //湿度上限 uint32_t reserved[2]; //保留扩展位，默认填充0 //void *data; 内核预留的扩展接口 参考版 }ZIGBEE_INFO_T; -
A9模块对象信息参数结构体
typedef struct _makeru_a9_info { uint8_t head[3]; //标识位: 'm' 's' 'm' makeru-security-monitor uint8_t type; //数据类型 'z'---zigbee 'a'---a9 float adc; short gyrox; //陀螺仪数据 short gyroy; short gyroz; short aacx; //加速计数据 short aacy; short aacz; uint32_t reserved[2]; //保留扩展位，默认填充0 //void *data; 内核预留的扩展接口 参考版 }CROTEXA9_INFO_T; -
环境参数对象结构体参数
typedef struct _makeru_env_data { CROTEXA9_INFO_T a9_info; ZIGBEE_INFO_T zigbee_info; uint32_t reserved[2]; //保留扩展位，默认填充0 }ENV_DATA_T; -
所有监控区域的信息结构体
struct env_info_client_addr { ENV_DATA_T monitor_no[MONITOR_NUM]; //数组 老家---新家 }env_info_client_addr; -
设备控制对象列表
typedef enum { DEVICE_CTL_LED = 1, //LED控制 DEVICE_CTL_BUZZER = 2, //蜂鸣器控制 DEVICE_CTL_DIGITAL = 3, //四路LED灯模拟的数码管 DEVICE_CTL_FAN =4, //风扇 DEVICE_CTL_TEMP_HUMI=5, //温湿度最值设置 DEVICE_CTL_RESERVED=6, //用于个人的扩展 DEVICE_CTL_GPRS = 10, //3G通信模块-GPRS DEVICE_CTL_MAX, }DEVICE_CONTROL_LIST_E;
全局变量描述
pthread_mutex_t mutex_client_request;
pthread_mutex_t mutex_refresh;
pthread_mutex_t mutex_sqlite;
pthread_mutex_t mutex_transfer;
pthread_mutex_t mutex_sms;
pthread_mutex_t mutex_buzzer;
pthread_mutex_t mutex_led;
pthread_mutex_t mutex_camera;
pthread_cond_t cond_client_request;
pthread_cond_t cond_refresh;
pthread_cond_t cond_sqlite;
pthread_cond_t cond_transfer;
pthread_cond_t cond_sms;
pthread_cond_t cond_buzzer;
pthread_cond_t cond_led;
pthread_cond_t cond_camera;
int msgid; //消息队列对象 id
int shmid; //共享内存对象 id
int semid; //信号量对象 id
key_t key; //msg_key 消息队列
key_t shm_key;
key_t sem_key;
char recive_phone[12] = {0};
char center_phone[12] = {0};
struct env_info_client_addr sm_all_env_info; //安防监控项目所有的环境信息
主线程与各个子线程的搭建
主线程
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "data_global.h"
void release_pthread_resource(int signo);//释放线程资源
extern pthread_mutex_t mutex_client_request;
extern pthread_mutex_t mutex_refresh;
extern pthread_mutex_t mutex_sqlite;
extern pthread_mutex_t mutex_transfer;
extern pthread_mutex_t mutex_sms;
extern pthread_mutex_t mutex_buzzer;
extern pthread_mutex_t mutex_led;
extern pthread_mutex_t mutex_camera;
extern pthread_cond_t cond_client_request;
extern pthread_cond_t cond_refresh;
extern pthread_cond_t cond_sqlite;
extern pthread_cond_t cond_transfer;
extern pthread_cond_t cond_sms;
extern pthread_cond_t cond_buzzer;
extern pthread_cond_t cond_led;
extern pthread_cond_t cond_camera;
extern int msgid; //消息队列对象 id
extern int shmid; //共享内存对象 id
extern int semid; //信号量对象 id
pthread_t id_client_request;
pthread_t id_refresh;
pthread_t id_sqlite;
pthread_t id_transfer;
pthread_t id_sms;
pthread_t id_buzzer;
pthread_t id_led;
pthread_t id_camera;
int main(int argc, char const *argv[])
{
//线程互斥锁初始化
pthread_mutex_init(&mutex_client_request,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex_refresh,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex_sqlite,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex_transfer,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex_sms,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex_buzzer,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex_led,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex_camera,NULL);
signal (SIGINT, release_pthread_resource);
//线程条件锁初始化
pthread_cond_init(&cond_client_request,NULL);
pthread_cond_init(&cond_refresh,NULL);
pthread_cond_init(&cond_sqlite,NULL);
pthread_cond_init(&cond_transfer,NULL);
pthread_cond_init(&cond_sms,NULL);
pthread_cond_init(&cond_led,NULL);
pthread_cond_init(&cond_camera,NULL);
//线程的创建
pthread_create(&id_client_request,NULL,pthread_client_request,NULL); //线程的创建
pthread_create(&id_refresh, NULL,pthread_refresh,NULL);
pthread_create(&id_sqlite, NULL,pthread_sqlite,NULL);
pthread_create(&id_transfer,NULL,pthread_transfer,NULL);
pthread_create(&id_sms, NULL,pthread_sms,NULL);
pthread_create(&id_buzzer, NULL,pthread_buzzer,NULL);
pthread_create(&id_led, NULL,pthread_led,NULL);
pthread_create(&id_camera, NULL,pthread_camera,NULL);
//等待线程退出
pthread_join(id_client_request,NULL); printf ("pthread1\n");
pthread_join(id_refresh,NULL); printf ("pthread2\n");
pthread_join(id_sqlite,NULL); printf ("pthread3\n");
pthread_join(id_transfer,NULL); printf ("pthread4\n");
pthread_join(id_sms,NULL); printf ("pthread5\n");
pthread_join(id_buzzer,NULL); printf ("pthread6\n");
pthread_join(id_led,NULL); printf ("pthread7\n");
pthread_join(id_camera,NULL); printf ("pthread8\n");
return 0;
}
void release_pthread_resource(int signo)
{
//释放与线程相关的资源
//释放线程锁资源
pthread_mutex_destroy (&mutex_client_request);
pthread_mutex_destroy (&mutex_refresh);
pthread_mutex_destroy (&mutex_sqlite);
pthread_mutex_destroy (&mutex_transfer);
pthread_mutex_destroy (&mutex_sms);
pthread_mutex_destroy (&mutex_buzzer);
pthread_mutex_destroy (&mutex_led);
pthread_mutex_destroy (&mutex_camera);
pthread_cond_destroy (&cond_client_request);
pthread_cond_destroy (&cond_refresh);
pthread_cond_destroy (&cond_sqlite);
pthread_cond_destroy (&cond_transfer);
pthread_cond_destroy (&cond_sms);
pthread_cond_destroy (&cond_buzzer);
pthread_cond_destroy (&cond_led);
pthread_cond_destroy (&cond_camera);
pthread_detach(id_client_request);
pthread_detach(id_refresh);
pthread_detach(id_sqlite);
pthread_detach(id_transfer);
pthread_detach(id_sms);
pthread_detach(id_buzzer);
pthread_detach(id_led);
pthread_detach(id_camera);
printf("all pthread is detached\n");
msgctl (msgid, IPC_RMID, NULL);
shmctl (shmid, IPC_RMID, NULL);
semctl (semid, 1, IPC_RMID, NULL);
exit(0);
}
各个子线程的函数
//pthread_transfer.c
//接收ZigBee的数据和采集的A9平台的传感器数据
void *pthread_transfer(void *arg)
{
printf("pthread_analysis\n");
}
//pthread_refresh.c
void *pthread_refresh(void *arg)
{//更新共享内存里的实时数据
printf("pthread_refresh\n");
}
//pthread_led.c
void *pthread_led(void *arg)
{//A9 LED模块线程
printf("pthread_led\n");
}
..............
....................
搭建运行效果
按照程序的思路，主线程先创建各个子线程。内核调度子线程的执行，这里子线程只打印一句话就结束了。子线程执行结束后，主线程get到子线程的结束状态，然后进行线程回收。
