溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng)嵌入式課程設(shè)計報告書

1、. . . . 教學(xué)單位 計算機學(xué)院 學(xué) 年 2014-2015 學(xué) 期 第一學(xué)期 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計課程設(shè)計報告題目溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng)班 級 2014級計算機科學(xué)與技術(shù)專升本班 姓 名段嬌嬌2郭小花6 珍2魯 曼6王宛宛2指導(dǎo)教師 鵬程肖 燕2015年1月 9日41 / 44目 錄一、課程設(shè)計的性質(zhì)和目的1二、課程設(shè)計的容與實施案例1三、課程設(shè)計時間地點1四、課程設(shè)計要求1五、課程設(shè)計的實施流程1六、課程設(shè)計的評價標準2七、課程設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)（學(xué)生完成）21 系統(tǒng)概述31.1 課題背景31.2 課題簡介31.3 設(shè)計原理31.4課題依據(jù)31.5 需求分析41.5.1 系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)41.5

2、.2 系統(tǒng)主控制硬件平臺52 環(huán)境搭建62.1 Linux宿主機環(huán)境搭建62.1.1 VMware虛擬機安裝62.1.2 Linux操作系統(tǒng)環(huán)境搭建要求62.1.3 Fedora14中文界面顯示操作62.3 寄生機環(huán)境開發(fā)板運行環(huán)境配置82.4 開發(fā)工具軟件安裝與配置92.4.1 建立交叉編譯環(huán)境的原因92.4.2 建立交叉編譯環(huán)境92.4.3 vmware-tools工具的安裝92.4.3編譯核Linux-2.6.21103設(shè)備驅(qū)動設(shè)計103.1DS18B20驅(qū)動設(shè)計103.1.1DS18B20溫度傳感器簡介103.1.2 硬件原理103.1.4 溫度傳感器驅(qū)動設(shè)計113.2 攝像頭驅(qū)動移植

3、153.2.1 中星微攝像頭簡介153.2.2 配置編譯核163.3BOA服務(wù)器搭建183.3.1 BOA服務(wù)器簡介183.3.2 BOA的編譯與移植184 溫度監(jiān)測與視頻監(jiān)控用戶界面設(shè)計224.1 HTML網(wǎng)頁224.1.1 HTML簡單介紹224.2 溫度顯示界面設(shè)計234.3 視頻顯示界面設(shè)計244.3.1用HTML顯示溫度界面244.3.2 servfox功能簡介254.3.3移植servfox265 GSM通信用戶界面設(shè)計285.1GSM基本概念285.2GSM與GPRS的區(qū)別285.3GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)296 程序發(fā)布與系統(tǒng)演示296.1燒寫核296.2燒寫文件系統(tǒng)307 總結(jié)31參考

4、文獻33嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計課程設(shè)計成績表34嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計課程設(shè)計學(xué)習(xí)體會35一、課程設(shè)計的性質(zhì)和目的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計課程設(shè)計是配合其理論課程而設(shè)立的設(shè)計性實踐課程。其教學(xué)目的和任務(wù)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程理論的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本方法與知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識分析問題和解決工程設(shè)計問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、查閱技術(shù)文獻、資料、手冊，進行程序設(shè)計、電路圖紙繪制與編寫技術(shù)文件的基本能力。二、課程設(shè)計的容與實施案例利用ARM11-S3C6410或ARM CortexA9-Exynos4412嵌入式開發(fā)平臺，設(shè)計一款智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

5、，要求具備電源、串口、網(wǎng)口、RS485、GPRS/GSM模塊、液晶屏接口等資源，可以外連溫度傳感器和攝像頭等模型，并可通過短信與手機交互，利用QT/HTML開發(fā)環(huán)境進行用戶界面設(shè)計，最終構(gòu)建簡單的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。三、課程設(shè)計時間地點嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計課程設(shè)計時間：2015年1月5號2015年1月 9日機房無課的時間。參加對象：計算機學(xué)院2012級計算機科學(xué)與技術(shù) 1班、2班、3班，2014級計算機科學(xué)與技術(shù)專升本班。課程設(shè)計地點：老校區(qū)，綜合樓10、11層。四、課程設(shè)計要求1. 分析課程設(shè)計題目的要求。2. 寫出詳細設(shè)計說明。3. 對系統(tǒng)硬件與軟件方案進行詳細設(shè)計。4. 對軟硬件系統(tǒng)進行聯(lián)

6、調(diào)，并進行脫機操作，最終實現(xiàn)作品發(fā)布。（教師檢查）5. 設(shè)計完成后提交課程設(shè)計報告（紙質(zhì)版和電子版）。五、課程設(shè)計的實施流程1.嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建 （1）Linux主機環(huán)境搭建 （2）安裝交叉編譯工具與網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器等的配置 （3）編譯核與移植2.系統(tǒng)硬件設(shè)備驅(qū)動設(shè)計 （1）DS18B20溫度傳感器驅(qū)動設(shè)計 （2）攝像頭驅(qū)動移植3.溫度監(jiān)測與視頻監(jiān)控用戶界面設(shè)計 （1）溫度監(jiān)測用戶界面設(shè)計 （2）視頻監(jiān)控用戶界面設(shè)計4.GSM/GPRS通信用戶界面設(shè)計5.綜合實驗在軟硬件聯(lián)調(diào)測試后，發(fā)布設(shè)計作品。學(xué)生完成后由指導(dǎo)教師與課程設(shè)計指導(dǎo)小組進行答辯評審。六、課程設(shè)計的評價標準指標上課出勤課堂紀律課堂互

7、動完成任務(wù)熟練程度項目進度團隊意識項目創(chuàng)新分值1010103010101010本次課程設(shè)計時間為一周，四個或五個學(xué)生一組，主要以項目的完成進度、團隊合作意識、項目創(chuàng)新能力為考核點。具體考核標準如下表所示。七、課程設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)（學(xué)生完成）1 系統(tǒng)概述1.1 課題背景智能農(nóng)業(yè)基于軟件平臺的溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合當前新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)高效利用各類農(nóng)業(yè)資源和改善環(huán)境這一可持續(xù)發(fā)展目標，不但可以最大限度提高農(nóng)業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)力，而且是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的有效途徑。本項目以溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng)為研究對象，結(jié)合嵌入式技術(shù)，在硬件方面，介紹了實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測設(shè)計得原理與硬件要求，在滿足系統(tǒng)

8、設(shè)計要求的前提下，選用價格低、功耗低的元器件，達到減低系統(tǒng)成本的目的；在軟件方面，結(jié)合HTML網(wǎng)頁設(shè)計以與BOA服務(wù)器相關(guān)配置等實現(xiàn)對環(huán)境溫度的檢測和實時監(jiān)控。1.2 課題簡介利用嵌入式技術(shù)與DS18B20數(shù)字溫度傳感器檢測溫度，設(shè)計并實現(xiàn)溫度采集功能；在核中添加攝像頭驅(qū)動，并重新編譯下載核，實現(xiàn)圖像采集和顯示。針對開發(fā)板使用的Linux系統(tǒng)移植servfox程序，實現(xiàn)視頻的發(fā)送，可以在瀏覽器和開發(fā)板界面上顯示視頻圖像并結(jié)合GSM/GPRS收發(fā)送短信對環(huán)境起到實時監(jiān)控。1.3 設(shè)計原理利用ARM11-S3C6410核心板，設(shè)計一款智能環(huán)境監(jiān)測器，要求具備電源、串口、網(wǎng)口、GPRS/GSM模塊、

9、液晶屏接口等資源，可以外連溫度傳感器和攝像頭等模型，并可通過短信與手機交互，構(gòu)成簡單的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。1.4 課題依據(jù)設(shè)計溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng)，是為了方便和適應(yīng)現(xiàn)代化的信息管理模式。該系統(tǒng)采用數(shù)字化數(shù)據(jù)采集，模塊化處理，便于系統(tǒng)維護以與數(shù)據(jù)收集。本次課程設(shè)計以DS18B20溫度傳感器監(jiān)測溫度，中星微攝像頭采集數(shù)據(jù)信息為核心，利用GPRS/GSM消息發(fā)送實現(xiàn)功能，設(shè)計了智能溫度傳感器，重點做了傳感器和攝像頭驅(qū)動移植的任務(wù)和硬件、軟件以與控制算法的設(shè)計與實現(xiàn)。硬件方面，介紹了系統(tǒng)各個部分的設(shè)計思想、原理，并給出了系統(tǒng)各硬件原理圖；另外，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的低成本和低功耗，在滿足設(shè)計要求的前提下，盡可能

10、選用了價格低廉和低功耗的元器件。軟件方面，采用了HTML設(shè)計網(wǎng)頁，希望通過網(wǎng)頁顯示實時采集的溫度數(shù)值和圖像。溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng)為實現(xiàn)對生態(tài)作物的健康成長和與時調(diào)整栽培、管理等措施提供與時的科學(xué)依據(jù)，同時實現(xiàn)監(jiān)管自動化。1.5 需求分析1.5.1系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的溫度傳感器能夠監(jiān)測環(huán)境溫度等參數(shù)。中星微攝像頭能夠準確有效地采集溫度圖片以與數(shù)據(jù)信息，能夠根據(jù)環(huán)境參數(shù)控制加濕器、通風(fēng)扇等外圍設(shè)備的工作，并且可以根據(jù)環(huán)境參數(shù)由語音系統(tǒng)提供實時的報警提示或者建議，具有數(shù)據(jù)保存的功能。圖1和圖2分別為智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)功能圖和結(jié)構(gòu)圖。圖1 系統(tǒng)功能圖圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.5.2系統(tǒng)主控制硬件平

11、臺本次課程設(shè)計采用博創(chuàng)科技推出的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)科研平臺UP-CUP IOT-6410-II 型開發(fā)板,該平臺采用基于Samsung 公司最新的S3C6410X（ARM11）嵌入式微處理器。S3C6410X 是一款16/32 的RISC 微處理器，具有低成本、低功耗、高性能等優(yōu)良品質(zhì)，適用于移動和廣泛的應(yīng)用開發(fā)。為給2.5G 和3G 的通信服務(wù)提供優(yōu)越的性能，S3C6410X 采用64/32 位部總線結(jié)構(gòu)。其部總線是由AXI、AHB 和APB 三部分總線構(gòu)成。S3C6410X 也包含了許多強大的硬件，用于提高任務(wù)運行的速度，例如動態(tài)視頻處理，音頻處理，2D 圖形，顯示和縮放等。它集成了多種格式編

12、解碼器（MFC 的），支持MPEG4/H.263/H.264 的編碼和解碼和VC1 解碼。H/W 型編碼器/解碼器支持NTSC 和PAL 模式的實時視頻會議和電視輸出。三維圖形（以下簡稱3D 引擎）是一種3D 圖形硬件加速器，可以更好地支持openGLES 的1.1 與2.0。這個3D 引擎包括兩個可編程著色器：象素渲染和頂點渲染。UP-CUP IOT-6410-II 型網(wǎng)關(guān)部分平臺如圖3所示。它可以作為計算機、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)平臺，又可作為廣大從事PDA 和科研單位的參考設(shè)計平臺。圖3 UP-CUP IOT-6410-I嵌入式開發(fā)平臺2 環(huán)境搭建2.1 Lin

13、ux宿主機環(huán)境搭建2.1.1 VMware虛擬機安裝需要的軟件為VMware-workstation-full-9.0.0-812388安裝包，具體步驟如下：第一步：雙擊安裝包第二步：選擇默認安裝第三步：直到輸入序列號，打開序列號記事本，任意復(fù)制一個序列號，點擊下一步，直至安裝完成。 第四步：重新引導(dǎo)。2.1.2 Linux操作系統(tǒng)環(huán)境搭建要求1、在win7系統(tǒng)上安裝VMware10.0,對計算機的要求如下：硬盤空間：大約20G存：512M2、Linux系統(tǒng)選用版本：Fedora14安裝VMware的時注意選擇磁盤路徑，F(xiàn)dora14選擇默認安裝。2.1.3 Fedora14中文界面顯示操作系

14、統(tǒng)語言配置文件/etc/sysconfig/i18n起到整體控制作用，比如當把這個文件改為中文支持的，那么所有的登錄用戶的桌面環(huán)境都是中文的；系統(tǒng)用戶有自己的語言配置，每個系統(tǒng)用戶都有各自不同的語言環(huán)境；可以在當前用戶目錄下建一個.i18n的文件；比如想讓fedora這個用戶登錄中文桌面環(huán)境，則要在fedora這個用戶下建一個i18n的文件；容如下：LANG="zh_CN.UTF-8"SYSFONT="latarcyrheb-sun16"SUPPORTED="zh_CN.UTF-8:zh_CN:zh"退出保存；然后重啟，第二次登錄桌面

15、環(huán)境就能看到中文。Fedora NFS的配置：#yum install portmap nfs-utils#vi /etc/exports加上 / *(rw)新建/home192.168.1.* (rwasyncno_root_squash)保存并退出重新啟動setup里service configuration里選中Fedora NFS服務(wù),去掉iptables,和ipchains.#/etc/init.d/iptables status 暫時關(guān)閉防火墻#/etc/init.d/iptables stop 禁止防火墻在系統(tǒng)啟動時啟動#/sbin/chkconfig -level 2345 i

16、ptables off#/etc/init.d/iptables restart 重啟iptables# /etc/rc.d/init.d/nfs restartShutting down Nfs mountd:FAILEDShutting down Nfs daemon:FAILEDShutting down Nfs services: FAILEDStarting nfs services: OK Starting nfs quotas: OK Starting nfs daemon: OK Starting nfs mountd: OK rootlocalhost etc# /etc/r

17、c.d/init.d/nfs restartShutting down nfs mountd: OK Shutting down nfs daemon: OK Shutting down nfs services: OK Starting nfs services: OK Starting nfs quotas: OK Starting nfs daemon: OK Starting nfs mountd:OK在開發(fā)板上#mount t nfs o tcp,nolock :/home /tmp2.3 寄生機環(huán)境開發(fā)板運行環(huán)境配置打開“超級終端”，并對其進行配置，具體步驟如

18、下圖：點擊“應(yīng)用”后并“確定”，即完成開發(fā)板運行環(huán)境配置。2.4 開發(fā)工具軟件安裝與配置2.4.1 建立交叉編譯環(huán)境的原因嵌入式系統(tǒng)多采用交叉編譯的方式,在本機編譯好的程序是不能在本機運行的,需要通過特定的手段(例如燒寫、下載等)安裝到目標系統(tǒng)上執(zhí)行.交叉編譯的實現(xiàn)克服了嵌入式系統(tǒng)目標平臺存儲空間和運算能力有限的缺點,完善的工具鏈可以保證項目開發(fā)的進度和質(zhì)量,是嵌入式開發(fā)的第一步,也是關(guān)鍵的一步。2.4.2 建立交叉編譯環(huán)境第一步：在D盤中新建一個文件夾share第二步：拷貝物聯(lián)網(wǎng)平臺軟件資料至共享文件夾，并改名稱為soft第三步：進入虛擬機，打開終端輸入命令進行交叉編譯環(huán)境的配置。2.4.3

19、 vmware-tools工具的安裝第一步：進入VM并點擊install vmware tools第二步：打開終端，將vmware tools壓縮包復(fù)制到home# mkdir vmware-tools# tar xvf VMwareTools-9.2.0-799703.tar.gz # cd vmware-tools-distrib/# ./vmware-install.pl第三步：配置IP地址后，重新登錄系統(tǒng)(不必重啟機器，開始->logout 即可)，使以上設(shè)置生效，在命令行輸入 arm-linux-gcc v，會出現(xiàn)如圖4所示。圖4 交叉編譯環(huán)境2.4.3 編譯核Linux-2.

20、6.21 進入到Fedora14 目錄下，然后進入核目錄，執(zhí)行解壓命令：#cd /UP-CUP6410/SRC/kernel/linux-2.6.21#make 最后會在 arch/arm/boot目錄下生成zImage， 將鏡像文件燒寫到實驗箱。3設(shè)備驅(qū)動設(shè)計3.1DS18B20驅(qū)動設(shè)計3.1.1DS18B20溫度傳感器簡介DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75ms和750ms完成9位和12位的數(shù)字量，并且從D

21、S18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。本系統(tǒng)利用DS18B20進行測溫，基于嵌入式操作系統(tǒng)，利用溫度傳感器DS18B20硬件電路簡單、控制精度高（誤差在-0.5+0.5攝氏度圍）、功能強、體積小、價格低、簡單靈活等優(yōu)點，可以應(yīng)用與控制溫度在-55攝氏度到+125攝氏度直接按的各種場合，可以實現(xiàn)

22、溫度的實時采集、顯示與控制功能，是一種較理想的智能化控制系統(tǒng)。3.1.2 硬件原理DS1820 數(shù)字溫度計提供9 位溫度讀數(shù),指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入DS1820 或從DS1820 送出因此從中央處理器到DS1820 僅需連接一條線和地讀寫和完成溫度變換所需的電源，可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。如圖5、表1所示。分別為DS28B20芯片封裝結(jié)構(gòu)和DS18B20芯片詳細明。圖5 DS28B20芯片封裝結(jié)構(gòu)表1 DS18B20詳細引腳說明3.1.4 溫度傳感器驅(qū)動設(shè)計第一部分：DS18B20測溫原理DS18B20測溫原理如圖6所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響小，用于產(chǎn)

23、生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度的變化其振蕩頻率明顯改變，其所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1預(yù)置值減為0，溫度寄存器值加1，計數(shù)器1的預(yù)置重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0，停止溫度寄存器累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖6 溫度傳感器DS18B20測溫原理圖第二部分：DS18B20初始化時序DS18B20的所有通信都由復(fù)位脈沖組成的初始化序列開始。該初始化序列由主機發(fā)出，后跟由DS18B20發(fā)出的存在脈沖。DS18B20初始化時序圖如圖

24、7所示。圖7 DS18B20初始化時序圖第三部分：DS18B20“讀”時序DS18B20只有在主機發(fā)出讀時隙后才會向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。所有的讀時隙必須至少有60us的持續(xù)時間，DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在下降沿產(chǎn)生后15us后有效，因此，釋放總線和主機采樣總線等動作要在15us完成。DS18B20讀時序圖如圖8所示。圖8 DS18B20讀時序圖下面是DS18B20讀時序的對應(yīng)代碼：unsigned char tmrbyte (void) /對應(yīng)DS18B20時序圖中的“讀時序” unsigned char i,u=0; for (i=1;i<=8;i+) s3c_gpio_cfgpin(B,

25、B_out); s3c_gpio_setpin(B, 0); udelay(1); u >>= 1; s3c_gpio_setpin(B, 1); /udelay(12); s3c_gpio_cfgpin(B, B_in); if( s3c_gpio_getpin(B) u=u|0x80; udelay(60); /printk("already read!n"); return (u); void DS18B20PRO(void) int a,b; tmreset(); /printk("tmreset is succefuln"); ud

26、elay(120); tmwbyte(0xcc); / 跳過Rom tmwbyte(0x44); / 溫度轉(zhuǎn)換 mdelay(2000); tmreset ();/printk("tmreset is second succefuln"); udelay(200); tmwbyte (0xcc); /跳過序列號命令 tmwbyte (0xbe); /發(fā)送讀取命令 a = tmrbyte (); /讀取低位溫度 b= tmrbyte (); /讀取高位溫度 sdata=a/16+b*16; /printk("data is recive!n"); 第四部分

27、：DS18B20“寫”時序主機在寫時隙向DS18B20寫入數(shù)據(jù)，并在讀時隙從DS18B20讀入數(shù)據(jù)。在單總線上每個時隙只傳送一位數(shù)據(jù)。在主機產(chǎn)生寫時隙后，DS18B20會在其后的15到60us的一個時間窗口采用單總線，采樣窗口，如總線為高電平，主機回向DS18B20寫入1；如果總線為低電平，主機會向DS18B20寫入0。DS18B20寫時序如圖9所示。圖9 DS18B20寫時序圖下面是DS18B20寫時序的對應(yīng)代碼：void tmwbyte (unsigned char dat) /對應(yīng)DS18B20時序圖中的“寫時序” unsigned char j; s3c_gpio_cfgpin(B,B

28、_out); for (j=1;j<=8;j+) s3c_gpio_setpin(B, 0); udelay(1); if(dat&0x01)=1) s3c_gpio_setpin(B,1); else s3c_gpio_setpin(B, 0); udelay(60); s3c_gpio_setpin(B, 1); udelay(15); dat = dat >> 1; s3c_gpio_setpin(B,1); /printk("already write!n"); 3.2 攝像頭驅(qū)動移植3.2.1 中星微攝像頭簡介攝像頭(CAMERA或WEB

29、CAM)也叫電子眼、電腦相機、電腦眼等，它是一種視頻輸入設(shè)備，它被廣泛的運用于視頻會議、遠程醫(yī)療以與實時監(jiān)控等方面。人們也可以通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)中相互進行有影像、有聲音的交談或者溝通。此外，人們還可以將它用于當前各種潮流的數(shù)碼影像，影音處理等。攝像頭的實時監(jiān)控，可以通過主控模塊實現(xiàn)這個功能，也可通過遠程監(jiān)測實現(xiàn)這個功能。本次課程設(shè)計采用中星微ZC301PL攝像頭(如圖10所示)完成對環(huán)境周邊視頻的采集與記錄。圖10 中星微ZC301PL攝像頭3.2.2 配置編譯核打開解壓的開發(fā)板核源文件目錄,然后執(zhí)行make menuconfig命令：rootlocalhost linux-2.6.21# ma

30、ke menuconfig然后點擊進入 Device Drivers ->進入<*> Multimedia support ->進入 * Video capture adapters (NEW) ->進入  * V4L USB devices (NEW) -> 進入  <*> GSPCA based webcams ->選擇最后一項ZC3XX USB Camera Driver，然后保存退出，即完成了核的配置和修改。再執(zhí)行make命令，編譯完成后將/arch/arm/bo

31、ot目錄中zImage燒寫到開發(fā)板，這樣即完成了開發(fā)板對ZC301攝像頭的支持。3.3BOA服務(wù)器搭建3.3.1 BOA服務(wù)器簡介BOA服務(wù)器是一個運行于Unix或Linux下的小巧、高效的Web服務(wù)器，并且是一個適合于嵌入式系統(tǒng)的單任務(wù)服務(wù)器。具有源代碼開放、性能高的特點。3.3.2 BOA的編譯與移植第一步：編譯BOA服務(wù)器第二步：BOA服務(wù)器的移植1、解壓：# tar xzf boa-0.94.13.tar.gz2、修改文件3、修改 src/log.c4、修改src/boa.c生成Makefile文件5、進入boa-0.94.13目錄下的src#cd boa-0.94.13/src#./

32、configure6、修改Makefile，并編譯生成可執(zhí)行文件boa為生成的二進制文件boa瘦身，可發(fā)現(xiàn)boa的大小前后差距很大，這樣就節(jié)省很大的空間。第三步：BOA的配置（這一步的工作也在電腦主機上完成）在boa-0.94.13目錄下有一個示例boa.conf，可以在此基礎(chǔ)上進行修改，修改部分如下圖所示。以下配置和boa.conf的配置有關(guān)，都是在ARM根文件系統(tǒng)中創(chuàng)建。1、創(chuàng)建目錄/etc/boa并且把boa 和 boa.conf拷貝到這個目錄下2、創(chuàng)建HTML文檔的主目錄/3、創(chuàng)建CGI腳本所在目錄 /cgi-bin以下步驟在Fedora14下進行。1、將boa.conf拷貝到開發(fā)板根

33、文件系統(tǒng)的/etc/boa下2、將boa拷貝到開發(fā)板根文件系統(tǒng)的/etc/boa下,進行相應(yīng)配置打開一個瀏覽器輸入開發(fā)板IP地址：48，效果如圖11所示。圖11 網(wǎng)頁設(shè)計界面4 溫度監(jiān)測與視頻監(jiān)控用戶界面設(shè)計4.1 HTML網(wǎng)頁4.1.1 HTML簡單介紹HTML(Hyper Text MarkUp Language)即超文本標記語言，是WWW的描述語言。HTML是使用特殊標記來描述文檔結(jié)構(gòu)和表現(xiàn)形式的一種語言。HTML語言是為了能把存放在一臺電腦中的文本貨圖形與另一臺電腦中的文本或圖形方便的聯(lián)系在一起，形成有機的整體，人們不用考慮具體信息是在當前電腦還是在網(wǎng)絡(luò)的其它電腦

34、上。我們只需使用鼠標在文檔中點去一個圖標，Internet就會馬上轉(zhuǎn)到與此圖標相關(guān)的容上去，而這些信息可能存放在網(wǎng)絡(luò)的另一臺電腦中。另外，HTML是一種簡單、通用的全置標記語言。本次課程設(shè)計，我們使用HTML設(shè)計網(wǎng)頁，最終實現(xiàn)將溫度傳感器和攝像頭采集來的溫度數(shù)值與圖片顯示在設(shè)計好的網(wǎng)頁上。4.2 溫度顯示界面設(shè)計第一部分：用HTML顯示溫度界面（代碼）溫度顯示</td> </tr> </table></td> </tr> <tr> </tr> <tr> <td height="200

35、" align="center"> <button name=fr onclick="javascript:ref1.location.reload()">傳感器信息：</button><iframe id=ref1 width=300 height=100 frameborder=0 src="48/cgi-bin/test.cgi" ></iframe> </td>網(wǎng)頁中顯示溫度如圖12所示。圖12 網(wǎng)頁顯示溫度第二部分：終端下顯示溫

36、度1、執(zhí)行arm-linux-gcc -o test test.c，并進入ds18b20_ok目錄下的cew.c文件，對溫度傳感器驅(qū)動程序進行相應(yīng)的修改。2、硬件連接方法使用：export2VCC>1DQà9GNDà443、打開超級終端，執(zhí)行以下命令。rootUP_6410 root# mountnfs :/mnt/nfs /opt4、進入超級終端：執(zhí)行命令，最終檢測出溫度為25攝氏度，如圖13所示。圖13 溫度傳感器顯示4.3 視頻顯示界面設(shè)計4.3.1用HTML顯示溫度界面第一部分：HTML顯示溫度界面代碼視頻</td> <

37、/tr> </table></td> </tr> <tr> <td height="147"> <applet codebase="." archive="JWebcamPlayer.jar" code="JWebcamPlayer.class" name="JWebcamPlayer" ID="JWebcamPlayer" align="center" width="335

38、" height="240" MAYSCRIPT><param name="Color" value="#ffffff"><param name="Server" value="48"><param name="Port" value="7070"><PARAM NAME="scriptable" value="true"><

39、PARAM NAME="mayscript" value="true"><strong>You need to download Java.<br>Click <a href=".java./en/download/manual.jsp">here:.java./en/download/manual.jsp</a></strong><br></applet> </td>第二部分：網(wǎng)頁界面顯示視頻如圖14所示。圖14 網(wǎng)頁界面顯示視頻4

40、.3.2 servfox功能簡介在構(gòu)建嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，常采用servfox來做服務(wù)器采集程序。它在初始化攝像頭設(shè)備后創(chuàng)建一個線程用來采集視頻圖像，然后，主程序創(chuàng)建一個套接字監(jiān)聽，等待客戶端的請求連接。當連接成功后再創(chuàng)建一個線程，用來發(fā)送采集到的圖像數(shù)據(jù)給客戶端，這樣，就實現(xiàn)了對環(huán)境圖像的采集和記錄。4.3.3移植servfox第一步：采集攝像頭數(shù)據(jù)1、解壓servfox壓縮包并修改MakefileCC=arm-linux-gccSERVFLAGS= -O2 -DLINUX $(WARNINGS) -I /home/test/temp6410/linux-/i

41、nclude2、修改spcav4l.c，將"*"部分都注釋掉，否則移植到板上會出現(xiàn)"Not a JPEG webcam sorry Abort"或者"could't set video palette Abort"的錯誤。/* Only jpeg webcam allowed */*if(vd->cameratype != JPEG) exit_fatal ("Not a JPEG webcam sorry Abort !");*/ if(debug) printf ("StreamId:

42、%d Camera/n", vd->cameratype);/* probe all available palette and size Not need on the FOX always jpeg if (probePalette(vd ) < 0) exit_fatal ("could't probe video palette Abort !"); if (probeSize(vd ) < 0) exit_fatal ("could't probe video size Abort !"); err

43、= check_palettesize(vd);if(debug) printf (" Format asked %d check %d/n",vd->formatIn, err);*/ vd->videopict.palette = vd->formatIn;vd->videopict.depth = GetDepth (vd->formatIn);vd->bppIn = GetDepth (vd->formatIn); /vd->framesizeIn = (vd->hdrwidth * vd->hdrheig

44、ht * vd->bppIn) >> 3; / here alloc the output ringbuffer ： vd->framesizeIn = (vd->hdrwidth * vd->hdrheight >> 2 ); / here alloc the output ringbuffer jpeg onlyerreur = SetVideoPict (vd);erreur = GetVideoPict (vd);/* if (vd->formatIn != vd->videopict.palette | vd->bpp

45、In != vd->videopict.depth) exit_fatal ("could't set video palette Abort !");if (erreur < 0) exit_fatal ("could't set video palette Abort !");*/3、make一下，會生成servfox文件，將它放到開發(fā)板上，輸入命令./servfox -g -d /dev/video0 -s 320x240 -w 7070 ,打印出:servfox version: 1.1.2 date: 07:10:2

46、005 (C) mxhaardmagic.frWaiting . for connection. CTrl_c to stop !zc3xx: probe 2wr ov vga 0x0000打開超級終端，進行攝像頭文件系統(tǒng)燒寫，結(jié)果如圖15所示。圖15 視頻在開發(fā)板上的顯示5 GSM通信用戶界面設(shè)計5.1GSM基本概念GSM（Global System for Mobile Communications環(huán)球移動通訊系統(tǒng)），是一個開放、不斷演變改進的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)最強的優(yōu)點之一在于擁有國際漫游的功能，消費者可以憑一個，在全球超過159個國家不受阻各地接受同等質(zhì)量的服務(wù)。GSM標準將會繼續(xù)演變改進

47、，與無線、衛(wèi)星和移動系統(tǒng)配合下提供大幅增多的服務(wù)，包括高速多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)、為同步使用該項服務(wù)而設(shè)的置支援，以與將互聯(lián)網(wǎng)與固網(wǎng)完美結(jié)合。GSM模塊實物如圖16所示。圖16 GSM模塊實物圖5.2GSM與GPRS的區(qū)別GSM為語音業(yè)務(wù)，即CS域業(yè)務(wù)。GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的PS業(yè)務(wù)。GPRS與GSM系統(tǒng)最根本的區(qū)別是，GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換統(tǒng)。GSM只能使用短信形式傳送數(shù)據(jù)，無法做到“實時在線”、“按量計費”。與GSM比較，GPRS在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上具有非常明顯的優(yōu)勢，更有效的利用無線網(wǎng)絡(luò)信道資源，特別適用于間歇、非周期數(shù)據(jù)傳輸、量的數(shù)據(jù)傳輸，較大容量數(shù)

48、據(jù)不頻繁傳輸?shù)?。GPRS的技術(shù)優(yōu)勢還表現(xiàn)在以下幾個方面：傳輸速率高；資源利用率高；接入時間短；永遠在線；支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議；收費合理等。5.3GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)主要由移動臺（MS）、移動網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和操作支持子系統(tǒng)（OSS）四部分組成，如圖17所示。圖17 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6 程序發(fā)布與系統(tǒng)演示6.1燒寫核第一步：配置IP地址#setenv ipaddr 48 (開發(fā)板 IP)# setenv serverip 50(主機IP)#saveenv (保存環(huán)境變量) 第二步：打開tftp軟件利用TFTP32 軟件將

49、核文件zImage 燒寫到開發(fā)板，SDRAM 地址為c0008000，在超級終端里輸入下面命令：# tftp c0008000 zImage 將NANDFLASH 起始地址為0x40000 開始處大小為0x200000的空間擦除，擦出大小根據(jù)實際燒寫大小設(shè)置從SDRAM 的0xc0008000地址處，向NANDFLASH 起始地址為0x40000寫入大小為0x200000 的文件容6.2燒寫文件系統(tǒng)將文件系統(tǒng)dierzu.cramfs 下載到SDRAM的0xc0008000地址處將NANDFLASH 上0x300000 起始地址處0xf00000 大小的空間擦除將SDRAM上0xc000800

50、0 地址開始的容燒寫到NANDFLASH 的0x300000 起始地址，大小為0xf00000掛載攝像頭驅(qū)動，如下圖：燒寫完成后，打開一個瀏覽器輸入開發(fā)板IP如圖18所示。圖18 網(wǎng)頁顯示視頻與溫度7 總結(jié)2015年1月5日，經(jīng)過一系列的前期準備工作，緊又令人興奮的嵌入式課程設(shè)計開始了。時至今日，歷時將近一周的時間，我們小組的課程設(shè)計已經(jīng)完成。想想這五天的難忘的日子，我們從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個實驗過程難以用語言來表達。當我們遇到困難時，有時候會覺得無從下手，但是經(jīng)過小組每一位成員的細心琢磨和不斷地修改調(diào)試以與指導(dǎo)老師耐心的講解后，最終問題都得到了解決。課程設(shè)

51、計是一項艱巨的任務(wù)，需要小組的每一位成員都集思廣益、團結(jié)合作、不斷創(chuàng)新、認真總結(jié)。經(jīng)過這幾天的努力，緊而又充實的課程設(shè)計終于落下帷幕。在這次課程設(shè)計的過程中，相信每個人都擁有了無數(shù)難忘的感動和收獲。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對個人能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計，我們都認識到學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程。在今后的學(xué)習(xí)生活中，我們應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，不斷地積累，努力豐富自己的專業(yè)知識，提高自己的綜合素質(zhì)，并且深刻體會了到團隊合作的重要性。課程設(shè)計能夠順利完成，這與指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)密切相關(guān)。首先要感平老師和鵬程老師的幫助，感您們提出寶貴的意見和建議，感您們的細心指導(dǎo)和關(guān)懷。您們默默

52、的付出，告訴我們怎樣按要求完成課程設(shè)計相關(guān)的工作，然后提出最中肯的意見，再次向兩位老師致以最衷心的感和深深的敬意。另外，要感在大學(xué)期間所有傳授我們知識的老師們，是您們的悉心教導(dǎo)使我們有了良好的基礎(chǔ)專業(yè)課知識，為我們這次課程設(shè)計能夠順利完成奠定了基礎(chǔ)。參考文獻1 波文，巖.嵌入式實時操作系統(tǒng)C/OS-經(jīng)典實例：基于STM32處理器(第2版)M.：航空航天大學(xué)，2011.12 超.嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)全程解析M. 電子工業(yè), 2014.33 盧有亮.嵌入式實時操作系統(tǒng)C/OS原理與實踐（第2版）：電子工業(yè)，2014.44西杰，柳林.TML CSS JavaScript網(wǎng)頁制作從入門到精通M.人

53、民郵電，2013.15弗里曼（Adam Freeman）美，HTML5權(quán)威指南.：人民郵電，2014.16 達科特（DuckettJ）美，HTML&CSS設(shè)計與構(gòu)建.清華大學(xué)，2013.27 憶智. Linux典藏大系：Linux從入門到精通.清華大學(xué)，2014.28高俊峰.高性能Linux服務(wù)器構(gòu)建實戰(zhàn)：系統(tǒng)安全、故障排查、自動化運維與集群架構(gòu).機械工業(yè)，2014.89 英馬修（Matthew,N.）.Linux程序設(shè)計（第4版）.人民郵電，2010.610 德 莫爾勒.深入Linux核架構(gòu) .人民郵電，2010.611周潤景等編著.基于DS18B20的溫度測量模塊設(shè)計.機械工業(yè)出版

54、，2010 .812斌杰.GSM原理與其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化(第2版) .機械工業(yè)，2010.913杰AVR單片機GSM/GPRS應(yīng)用技術(shù).國防工業(yè)，2011.714新宇DouHao.ARM11嵌入式Linux系統(tǒng)實踐與應(yīng)用.機械工業(yè)，2012.915明亮DouHao.基于ARM11的智能家居設(shè)計與實現(xiàn).航空航天大學(xué)，2013.5 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計課程設(shè)計成績表項目名溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng) 組長魯曼成員 學(xué)號分工任務(wù)分數(shù)2段嬌嬌文檔整理6郭小花溫度傳感器配置2珍HTML/攝像頭移植6魯曼整體設(shè)計2王宛宛開發(fā)環(huán)境配置教師評語該組同學(xué)完成了課程設(shè)計的任務(wù)與目標，所設(shè)計的系統(tǒng)滿足課設(shè)方案的要求。在課程設(shè)計期間，能夠每天按時出勤，課堂紀律良好，分工合理，工作量比較飽滿。通過答辯驗收，順利完成了課設(shè)所要求的幾項功能模塊，實現(xiàn)了基本的溫室大棚智能監(jiān)測系統(tǒng)。所設(shè)計的部分功能模塊，在完成基本功能的同時，應(yīng)考慮有所改進和創(chuàng)新，尤其是GSM手機短信報警這一部分，可嘗試將