linux嵌入式项目之安防监控一(详解)

实现的功能

系统运行环境

软件配置

开发平台： Ubuntu14.04 vs2012 vs2017

开发环境： linux3.14.0、uboot2013.01、gcc4.6.4

​ 通信协议： 串口、ZigBee、http协议等

​ 数据库 ： sqlite3

硬件配置

处理器：Cortex-A9（Exynos4412）开发板 （开发板上自带DHT11温湿度传感器，USB摄像头等数据采集装置，所以暂时可以不考虑远端的数据采集，将开发板采集的数据上传的应用层） ；usb摄像

远端数据采集设备： ZigBee/STM32(用于数据的采集)通过WIFI/蓝牙等模块实现数据的传输。如果检测的数据量种类多的话，用ZigBee搭建传感器网络是最符合实际应用的

硬件环境分析

软件框架分析

从上往下看，cgi进程作为RAM开发板与网页之间的中间层，该层实现了c语言与html语言的一个转化。从上往下看，cgi进程将得到的信息通过消息队列的方式下发给主进程->接受用户请求线程(同时还负责消息的下发)，LED，蜂鸣器，GPRS等三个线程根据接受用户请求线程的信息实施各自的操作。从下往上看，数据采集线程和收集RAM开发板自身的数据和ZigBee传来的数据通过 共享内存/信号量 的方式传送给cgi进程，在由cgi进程传送给网页端

框架的搭建

通过两个方面对项目的框架进行分析

分层分析：
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
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）
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）)

数据流分析：

​ 数据上传 ： 如何上传？ 制定通信的结构体 == == ==》共享内存上传数据 = = =》 显示并交给 用户查看环境信息

​ 数据下发：如何下发？ 数据的下发用于控制硬件== == ==》 制定控制命令 == == ==》消息队列下发数据 = = =》 控制硬件改变环境

​ 看到这里可能有盆友会疑惑，同样是进程间的通信，为什么数据的上传通过共享内存而数据的下发是通过消息队列呢？

答： 这跟数据的特性是有关，下发的数据是用来控制硬件的一些命令，这些命令按照规定的格式（格式单一且所占字节较少），所以通过消息队列下发，实现简答且效率高。 上传的数据，包括各种各样的传感器所采集到的数据，数据量大，且格式不一，所以需要将数据打包，通过数据包的形式上传，通过共享内存的方式显然是更加容易实现的。 下面我们具体来看看如何实现处理这些数据的：

数据的处理

制定通信的结构体：！！！！ 面向对象的思想

数据的上传：

//  ！！！！ 面向对象的思想

//数据类型定义： 	
		typedef uint8_t  unsigned char;     //  =======参考：
		typedef uint16_t unsigned short;
		typedef uint32_t unsigned int;

		//考虑到内存对齐的问题
		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
				------------->crc ...加密算法 <--------------
				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
		};

		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
			uint32_t 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
		};
		
		struct makeru_env_data{
			struct makeru_a9_info       a9_info;    
			struct makeru_zigbee_info   zigbee_info;
		};
		
		//所有监控区域的信息结构体
		struct env_info_client_addr
		{
			struct makeru_env_data  monitor_no[MONITOR_NUM];	//数组 ，如果包含多个监控环境，对进一步封装，用结构体
                                                                //数组来表示
		};

数据的下发：（采用消息队列的方式下发数据到下位机上）
数据的下发用于控制硬件：

控制命令的制作：

程序

       #include 
       #include 
       #include 

       int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
       ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,
                      int msgflg);
		//消息队列用于通信的结构体： 包括数据类型和数据
		
//将消息队列封装成函数，直接通过参数传递的方式来发送信息： 
		int send_msg_queue(long type,unsigned char text)
		{
			struct msg msgbuf;
			msgbuf.type = 1L;
			msgbuf.msgtype = type;   //具体的消息类型,用来建立两个进程间的链接
			msgbuf.mtext[0] = text;   //控制命令字 
			if(msgsnd(msgid,&msgbuf,sizeof(msgbuf) - sizeof(long),0) == -1){
				perror("fail to msgsnd type2");
				exit(1);
			}
			return 0;
		}
		     
		struct msgbuf {
           long mtype;       /* message type, must be > 0 */
           char mtext[1];    /* message data */
        };

		//消息队列结构体
		#define QUEUE_MSG_LEN 32                 
		struct msg
		{
		    long type;   //从消息队列接收消息时用于判断的消息类型  ==== 暂时不用 1L===home1  2L===home2 ... 
		    
			long msgtype;//具体的消息类型 === 指代控制的设备，是什么类型的设备
		    unsigned char text[QUEUE_MSG_LEN];//消息正文  ====> CMD 控制指定的设备
		};



//消息队列接收消息：
			msgrcv (msgid, &msgbuf, sizeof (msgbuf) - sizeof (long), 1L, 0);
	//	解析buf中的数据：
			printf ("Get %ldL msg\n", msgbuf.msgtype);
			printf ("text[0] = %#x\n", msgbuf.text[0]);

文中程序是跑不起来的！旨在提供编程思路

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 采集部分

​ 外设驱动 ： 在应用层去获取外设的状态或数据

​ 蜂鸣器

​ LED灯

A9 按键

​ ADC

​ mpu6050

Zigbee adc 主----- 协调器

​ 风扇 从 ----- 终端节点 --------- 下发命令控制风扇

​ 温湿度 从------终端节点 ---------- 上传温湿度数据

​

总结

上行：封装的结构体 == == 共享内存和信号量 = = => 交给CGI（C语言和HTML语言之间的转化接口）= = => 交给HTML
下行：封装的命令字 == = 息队列 = = == >msgbuf msgsnd = = >控制命令字封装在msgsnd的msgbuf中 = = =>A9端解析 ==> 向下控制硬件

暂时先记录到这，未完待续…

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