第10章嵌入式Linux綜合項目實例ppt課件

1、第10章嵌入式Linux綜合工程實例 第十章 嵌入式Linux綜合工程實例 嵌入式Linux在實踐中的運用非常廣泛，本書前面各章引見了嵌入式各個模塊、各個軟硬件的原理和實驗，本章將向讀者引見一些基于嵌入式Linux的實踐工程。讀者經(jīng)過閱讀前面內(nèi)容，曾經(jīng)有了嵌入式的概念，初步了解了如何開發(fā)簡單的嵌入式程序，了解了嵌入式編程的普通流程以及軟硬件環(huán)境的運用。在此根底上，我們將綜合利用各個模塊、軟硬件環(huán)境開發(fā)詳細的實踐工程。主要內(nèi)容 第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 第二節(jié) 硬件設計根底知識 第三節(jié) 硬件設計中應留意的一些問題 一、系統(tǒng)功能框圖 二、功能簡介 三、體系構(gòu)造 四、功能解析圖五、根本設

2、計概念六、效果圖第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 一、系統(tǒng)構(gòu)造 本系統(tǒng)基于客戶/效力器構(gòu)造，ARM2410S嵌入式開發(fā)板作為電梯效力端，PC機為客戶端?？蛻舳嗽贚inux下開發(fā)，客戶端和效力端之間經(jīng)過Socket通訊 第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 二、功能簡介 視頻圖像采集構(gòu)造：根據(jù)Video4Linux規(guī)范視頻接口進展編程時所采用的構(gòu)造體，包括視頻采集部分的4個關鍵構(gòu)造體video_capability、video_picture、video_mbuf、video_mmap。鍵盤驅(qū)動file_operations數(shù)據(jù)構(gòu)造：縮減根本鍵盤驅(qū)動功能

3、建立的鍵盤驅(qū)動構(gòu)造體，如open()、close()、read()等等。電梯運轉(zhuǎn)構(gòu)造：模擬電梯的根本構(gòu)造，主要包括當前電梯的形狀、上下樓形狀、目的樓層數(shù)組和當前電梯所在的樓層。一旦模擬電梯開發(fā)運轉(zhuǎn)就會不斷更新該構(gòu)造體內(nèi)數(shù)據(jù)。Socket網(wǎng)絡傳輸構(gòu)造：選用的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議、客戶機IP、客戶機進程端口號、效力器端IP和效力器端進程端口號。緩沖區(qū)構(gòu)造：圖像緩沖區(qū)為JPEG文件，電梯緩沖區(qū)為電梯數(shù)據(jù)構(gòu)造體，Socket網(wǎng)絡傳輸緩沖區(qū)是長度為1000個字節(jié)的字符數(shù)組。QT界面顯示構(gòu)造：在監(jiān)控中心接納效力器端傳送過來的圖像和電梯數(shù)據(jù)信息后利用QT界面進展顯示.。QT界面上分成兩個區(qū)，左半?yún)^(qū)采用Qframe控

4、件用于視頻圖像的顯示，右半?yún)^(qū)采用Qpushbutton按鈕用于顯示電梯數(shù)據(jù)。第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 三、體系構(gòu)造 第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 四、功能解析圖 第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 五、根本設計概念1效力器端視頻采集模塊：采用WEBEYE V2000攝像頭，編譯并加載OV511驅(qū)動程序；利用Video4Linux規(guī)范視頻處置接口進展視頻圖像的采集；交叉編譯JPEG庫并移植至開發(fā)板，從而實現(xiàn)對視頻圖像數(shù)據(jù)的JPEG緊縮，以減小網(wǎng)絡傳輸負擔。小鍵盤電梯模擬模塊：17鍵小鍵盤區(qū)模擬電梯的按鈕區(qū)，鍵盤19數(shù)字鍵分別對應電梯的9個樓層，適當修正鍵盤驅(qū)動，使其可以隨時

5、讀取鍵值；同時選擇同方向優(yōu)先的電梯算法實現(xiàn)電梯的運轉(zhuǎn)。Socket網(wǎng)絡傳輸模塊：采用Linux下的Socket編程方法，利用TCP協(xié)議建立現(xiàn)場和監(jiān)控中心的銜接并發(fā)送相關數(shù)據(jù)。2客戶端Socket網(wǎng)絡接納模塊：采用Linux下的Socket編程方法，利用TCP協(xié)議建立現(xiàn)場和監(jiān)控中心的銜接并接納相關數(shù)據(jù)?？蛻舳孙@示模塊：將效力器端采集的視頻圖像和電梯運轉(zhuǎn)形狀直觀地顯示在客戶端主機上。第一節(jié) 基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 六、效果圖一、系統(tǒng)功能框圖 二、功能簡介 三、體系構(gòu)造 四、根本設計概念五、效果圖第二節(jié) 基于藍牙技術的嵌入式點菜系統(tǒng) 第二節(jié) 基于藍牙技術的嵌入式點菜系統(tǒng) 一、系統(tǒng)功能框圖 10

6、本系統(tǒng)采用C/S構(gòu)造，以上述模型為原型，實現(xiàn)了簡單的基于藍牙技術的點菜系統(tǒng)。將嵌入式開發(fā)板ARM2410S作為無線點菜器，即客戶端；PC機作為后臺管理端，即效力器端，效力器端在Linux下開發(fā)。客戶端和效力器端之間經(jīng)過藍牙進展無線通訊 效力器端有數(shù)據(jù)庫，用于存儲菜單信息和消費信息。為了方便，在客戶端也創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫，其中存儲了菜單信息和房間信息，因此客戶端不能很好地動態(tài)共享菜單信息和房間運用信息，所以本系統(tǒng)只適宜點對點方式。第二節(jié) 基于藍牙技術的嵌入式點菜系統(tǒng) 二、功能簡介 11第二節(jié) 基于藍牙技術的嵌入式點菜系統(tǒng) 三、體系構(gòu)造 12客戶端1開臺點菜模塊經(jīng)過Qt圖形界面，客戶可以選擇房間即開臺，

7、進入房間并將該房間置為運用形狀后便可以點菜，然后進入該類菜的詳細菜單的選擇?？蛻酎c完所要的菜后，便可提交，經(jīng)過藍牙傳輸模塊將所點的菜傳到效力器端。2藍牙傳輸模塊客戶端的藍牙數(shù)據(jù)傳輸主要包括點菜信息的發(fā)送和結(jié)賬房間信息的接納效力端1菜單管理模塊經(jīng)過Qt圖形界面的相關操作與數(shù)據(jù)庫中菜單信息表的交互，效力器端可以對菜單進展管理即添加、刪除和修正菜單信息。2消費結(jié)賬模塊經(jīng)過Qt圖形界面的相關操作與數(shù)據(jù)庫中消費信息表的交互，效力器端可以實現(xiàn)消費結(jié)賬功能，即選擇某個房間查詢并顯示此房間所點菜的信息。3藍牙傳輸模塊效力器端的藍牙數(shù)據(jù)傳輸主要包括點菜信息的接納和結(jié)賬房間信息的發(fā)送。第二節(jié) 基于藍牙技術的嵌入式

8、點菜系統(tǒng) 四、根本設計概念13第二節(jié) 基于藍牙技術的嵌入式點菜系統(tǒng) 五、效果圖14一、系統(tǒng)功能框圖 二、功能簡介 三、體系構(gòu)造 四、根本設計概念五、效果圖第三節(jié) 基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng) 15第三節(jié) 基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng) 一、系統(tǒng)功能框圖16現(xiàn)場設備效力端現(xiàn)場設備效力端包括直流電機效力端和視頻采集效力端兩部分。直流電機效力端接納監(jiān)控中心的控制數(shù)據(jù)，控制直流電機的運轉(zhuǎn)形狀。同時，采集直流電機的相關信息，當監(jiān)控中心懇求這些數(shù)據(jù)時將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。視頻采集效力端接納監(jiān)控中心的視頻采集圖像屬性參數(shù)，設置攝像頭圖像采集參數(shù)，調(diào)理圖像畫面效果，并將視頻采

9、集圖屬性參數(shù)發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)的中心部件，對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進展處置、存儲，完成數(shù)據(jù)的路由和分發(fā)并監(jiān)視系統(tǒng)中各個設備的形狀，為進展缺點診斷與維護作預備。監(jiān)控中心發(fā)送直流電機控制數(shù)據(jù)到直流電機效力端來控制直流電機的運轉(zhuǎn)；獲取現(xiàn)場設備信息，實時監(jiān)視油井運轉(zhuǎn)情況；接納視頻采集效力端傳過來的視頻數(shù)據(jù)并顯示，獲取視頻圖像屬性參數(shù)，并可以隨時調(diào)理視頻采集圖像屬性；接納挪動終端的直流電機控制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)至直流電機效力器端來控制直流電機，并將現(xiàn)場環(huán)境形狀參數(shù)發(fā)送到挪動終端。挪動控制終端挪動控制終端只對直流電機進展監(jiān)控，從監(jiān)控中心獲取現(xiàn)場設備信息并進展顯示。操作人員根據(jù)這些信息，調(diào)理直流電機控

10、制數(shù)據(jù)，發(fā)送至監(jiān)控中心控制、調(diào)理直流電機的運轉(zhuǎn)形狀。第三節(jié) 基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng) 二、功能簡介17第三節(jié) 基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng) 三、體系構(gòu)造18第三節(jié) 基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng) 四、根本設計概念19第三節(jié) 基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng) 五、效果圖20一、系統(tǒng)功能框圖 二、功能簡介 三、體系構(gòu)造 四、數(shù)據(jù)庫構(gòu)造設計五、效果圖第四節(jié) 基于嵌入式與Web Service的智能家居系統(tǒng) 21第四節(jié) 基于嵌入式與Web Service的智能家居系統(tǒng) 一、系統(tǒng)功能框圖 22 本系統(tǒng)實現(xiàn)了多種效力訪問方式，客戶端Pocket

11、 PC經(jīng)過Web Service調(diào)用Web效力端上提供的各項效力，實現(xiàn)遠程家居系統(tǒng)的監(jiān)控。同時，在效力端建立了站點，可以經(jīng)過網(wǎng)頁方式方便地進展本地或遠程的查詢與控制操作。所以，本系統(tǒng)運用靈敏，既可以用智能設備PDA，也可以經(jīng)過網(wǎng)頁來進展操作。 本系統(tǒng)可以基于SQL Server數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)家庭信息如財政信息、物資信息、事物信息、菜譜信息、安康信息等的管理和運用本系統(tǒng)的用戶信息注冊用戶、正在運用的用戶信息在線用戶等的管理以及基于嵌入式平臺的家庭設備如大門、電飯鍋、空調(diào)、濕度機、機器管家、視頻監(jiān)控等的管理。 一切家居系統(tǒng)的監(jiān)控功能都是以Web效力的方式在效力端實現(xiàn)的，客戶端經(jīng)過遠程調(diào)用效力端提供的W

12、eb效力方法實現(xiàn)本系統(tǒng)的管理。效力端的SQL Server數(shù)據(jù)庫中存儲了各種家庭信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫操作來呼應遠程客戶查詢與更新家庭信息的效力懇求，經(jīng)過與嵌入式開發(fā)板交互來呼應遠程客戶監(jiān)控家庭設備的效力懇求。第四節(jié) 基于嵌入式與Web Service的智能家居系統(tǒng) 二、功能簡介23第四節(jié) 基于嵌入式與Web Service的智能家居系統(tǒng) 三、體系構(gòu)造24第四節(jié) 基于嵌入式與Web Service的智能家居系統(tǒng) 四、數(shù)據(jù)庫構(gòu)造設計25第四節(jié) 基于嵌入式與Web Service的智能家居系統(tǒng) 五、效果圖26一、功能簡介 二、音視頻數(shù)據(jù)在雙處置器間的傳輸模塊設計 三、音頻處置方案設計 四、視頻處置方案設

13、計 第五節(jié) 基于OMAP的音頻與視頻處置 27 本節(jié)設計的方案是基于OMAP5910開發(fā)平臺的，我們可以將OMAP5910中的DSP和ARM描畫為兩個“終端，本節(jié)設計的總體方案為：在ARM LINUX開發(fā)環(huán)境下開發(fā)ARM端的運用程序，在TI提供的CCS開發(fā)環(huán)境下完成DSP端的程序。兩個程序在運轉(zhuǎn)時，ARM端作為音視頻數(shù)據(jù)的輸入端，傳到DSP端進展處置，然后再把處置后的結(jié)果前往到ARM端，并進展顯示或播放等處置。當然，ARM端還有一些控制功能。這樣就充分利用了OMAP5910的雙核構(gòu)造，實現(xiàn)了音視頻數(shù)據(jù)的高效處置，提高了多媒體運用的性能。OMAP5910中的ARM核和DSP核之間的通訊經(jīng)過DSP

14、 Gateway機制實現(xiàn)。DSP Gateway可以支持OMAP5910構(gòu)架的OMAP處置器，它主要包含兩部分：一是ARM端的Linux驅(qū)動程序，二是DSP端的基于DSP BIOS的一個實時內(nèi)核及它上面的API。它使得開發(fā)DSP端的程序變得很簡單，只需熟習了DSP Gateway的API函數(shù)就能方便地在DSP上實現(xiàn)多義務管理 第五節(jié) 基于OMAP的音頻與視頻處置 一、功能簡介28在DSP端設計并實現(xiàn)音視頻處置程序，利用ARM核來控制音視頻數(shù)據(jù)流的輸入輸出。思索到數(shù)據(jù)量比較大，這里采用DSP端的被動塊接納和被動塊發(fā)送方式傳送數(shù)據(jù) 第五節(jié) 基于OMAP的音頻與視頻處置 二、音視頻數(shù)據(jù)在雙處置器間的

15、傳輸模塊設計29音頻部分的處置主要是利用MPEG中的MP3編碼規(guī)范，在DSP端實現(xiàn)對音頻數(shù)據(jù)流的緊縮處置，在ARM端實現(xiàn)對設備的控制以及對數(shù)據(jù)的輸入輸出控制。經(jīng)過下載移植MP3編解碼程序，并修正相應的Makefile文件，將MP3編解碼程序移植到開發(fā)板上，使得MP3編解碼程序可以在OMAP5910開發(fā)板上運轉(zhuǎn)。然后利用DSP Gateway通訊技術，完成ARM和DSP在處置前與處置后的數(shù)據(jù)交互。 第五節(jié) 基于OMAP的音頻與視頻處置 三、音頻處置方案設計301ARM端ARM端是基于ARM9核的TI925T處置器，是這個多媒體運用平臺的中心。它的義務為：翻開設備文件；讀取視頻文件中的視頻數(shù)據(jù)并根

16、據(jù)DSP端的接納才干將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到DSP端；發(fā)送控制信息到DSP端，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過DSP端的處置后，接納處置后的結(jié)果并輸出 2DSP端DSP核的優(yōu)點就是能高效處置大量數(shù)據(jù)，所以視頻數(shù)據(jù)的緊縮處置放在DSP端執(zhí)行。根據(jù)MPEG-2編碼原理，主要有以下幾個功能模塊：離散余弦變換DCT量化和逆量化模塊之型掃描運動估計模塊運動補償預測模塊變長編碼模塊第五節(jié) 基于OMAP的音頻與視頻處置 四、視頻處置方案設計31本章以工程實例的方式，講述了嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā)，主要包括基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng)、基于藍牙的無線點菜系統(tǒng)、基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng)、基于嵌入式與Web Service的智能家居系統(tǒng)、基于OMAP的音頻與視頻處置。這些工程是根據(jù)實踐運用進展了簡單的實現(xiàn)或模擬，主要是給讀者一個設計思緒，讓讀者了解與掌握如何根據(jù)現(xiàn)有的嵌入式環(huán)境開發(fā)實踐工程，從而提升嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā)才干。 小結(jié)32 請同窗根據(jù)本人的興趣，在以下可選標題中任選一題，成立小組根據(jù)難度系數(shù)，2-4人/組，并指定一擔任人，規(guī)劃相關的任務，每小組經(jīng)過協(xié)作完成大作業(yè)，并提交相關報告與相關源程序代碼。可選標題為：1)基于嵌入式平臺的電梯監(jiān)控系統(tǒng) 難度系數(shù) 0.8)2)基于藍牙的無線點菜系統(tǒng) 難度系數(shù) 0.7)3)基于Web Service的數(shù)字油田監(jiān)控系統(tǒng) 難度系數(shù) 1.0)4)基于嵌入式與Web