物聯(lián)網(wǎng)倉儲系統(tǒng)

1、項目組員：項目組員： 董亞軍董亞軍 郝賢森郝賢森 趙星達趙星達 姜兆勇姜兆勇 張超張超 劉繼琛劉繼琛 張立東張立東匯報人：匯報人：董亞軍董亞軍項目分工：項目分工：n主線程：董亞軍郝賢森n系統(tǒng)移植：趙星達nM0：張立東 姜兆勇nWeb、CGI：劉繼琛 張超物聯(lián)網(wǎng)介紹物聯(lián)網(wǎng)介紹n物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連

2、的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。因此，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)定義n最初在1999年提出：即通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)定義n 中

3、國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)的定義為當下幾乎所有技術(shù)與計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)物體與物體之間：環(huán)境以及狀態(tài)信息實時的實時共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。廣義上說，當下涉及到信息技術(shù)的應(yīng)用，都可以納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇。項目總流程項目總流程項目簡介項目簡介n 通過web端遠程訪問服務(wù)器，達到對數(shù)據(jù)的采集，查看實時的倉庫信息。發(fā)生異常時進行報警、做出相應(yīng)的處理。n 通過web端遠程控制，當貨物的進出倉庫時進行記錄。n n 這個方案主要用到了下面的技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)倉儲系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)倉儲系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù) Linux設(shè)備驅(qū)動 Zigbee無線技術(shù)與RFID技術(shù) 傳感器技術(shù)（溫度、光線、濕度、重力感應(yīng)

4、等） Cortex-M0 ARM 微控制器技術(shù) I2C、SPI、中斷、單總線、A/D、PWM、UART等多種接口技術(shù) 監(jiān)控及視頻流處理技術(shù) GPRS遠程報警技術(shù)（未完成） 嵌入式Web服務(wù)器技術(shù) 處理客戶請求（CGI）技術(shù) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)（sqlite3） wifi技術(shù)（sqlite3）（未完成） html頁面顯示技術(shù)全局結(jié)構(gòu)體定義全局結(jié)構(gòu)體定義n/倉庫貨物信息nstruct storage_goods_infonnunsigned char goods_type;/貨物類型，用數(shù)字表示nunsigned int goods_count;/貨物數(shù)量n;全局結(jié)構(gòu)體定義全局結(jié)構(gòu)體定義n/某個倉庫的全部

5、信息nstruct storage_infonnunsigned char storage_status; nunsigned char led_status;nunsigned char buzzer_status;nunsigned char fan_status;nunsigned char seg_status;nsigned char x;nsigned char y;nsigned char z;nfloat temperature;nfloat temperatureMIN;全局結(jié)構(gòu)體定義全局結(jié)構(gòu)體定義nfloat temperatureMAX;nfloat humidity;n

6、float humidityMIN;nfloat humidityMAX;nfloat illumination;nfloat illuminationMIN;nfloat illuminationMAX;nfloat battery;nfloat adc;nstruct storage_goods_info goods_infoGOODS_NUM;n;全局結(jié)構(gòu)體定義全局結(jié)構(gòu)體定義n/所有倉庫的信息結(jié)構(gòu)體nstruct env_info_clien_addrnnstruct storage_info storage_noSTORAGE_NUM;n;n/消息隊列結(jié)構(gòu)體nstruct msgnnl

7、ong type;/從消息隊列接收消息時用于判斷的消息類型nlong msgtype;/具體的消息類型nunsigned char textQUEUE_MSG_LEN;/消息正文n;用到的線程用到的線程n其中用到的線程如下：npthread_client_request():處理消息隊列里請求的線程.npthread_refresh():更新共享內(nèi)存里的實時數(shù)據(jù).npthread_sqlite():數(shù)據(jù)庫線程.npthread_transfer():接收M0數(shù)據(jù)線程.npthread_analysis():M0數(shù)據(jù)分析線程.npthread_sms():短信模塊控制線程.（未使用）npthre

8、ad_buzzer():A9蜂鳴器控制線程.npthread_led():A9LED模塊線程.npthread_camera():攝像頭模塊控制線程.線程和進程的區(qū)別：線程和進程的區(qū)別：n線程：是一種輕量級進程，線程存在于進程中。n 線程和進程一樣都會被操作系統(tǒng)調(diào)度（時間片）n 通常線程指的是共享相同地址空間的多個任務(wù)。n線程優(yōu)勢：線程運行時，相互切換效率高；線程之間共享數(shù)據(jù)很方便。n進程擁有獨立的運行空間，一個進程崩潰后，在保護模式下并不會影響其他的進程。一個進程中可以包含有多個線程，而一個線程只能包含在進程中。一個線程擁有自己獨有的局部變量棧，但是沒有獨立的空間，一個進程中多個線程共同共享

9、一塊資源，因此當一個線程崩潰后此進程也會崩潰。因此多進程要比多線程健壯性要好，但是，多進程效率比較低。當需要并行操作和共享某些變量最好使用多線程的模式。線程線程n創(chuàng)建：創(chuàng)建一個線程nint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t n *attr, void * (* routine)(void *), void *arg)n參數(shù)：thread, 線程的標識符（類似于進程的pid號）n attr, 用于指定創(chuàng)建的線程的屬性， 通常為NULL（不需要設(shè)置）n routine， 函數(shù)指針，該函數(shù)就是線程主體n arg, 就是傳遞給

10、函數(shù)的參數(shù)。n返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號線程線程n int pthread_exit(void *value_ptr) n 功能：只會導致當前線程的退出函數(shù)n 參數(shù)：就是傳遞的退出狀態(tài)（指針）n 通常使用： pthread_exit(0); n返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號n進程對已經(jīng)退出的線程必須要做回收線程資源的操作（否則會產(chǎn)生僵尸線程）nint pthread_join(pthread_t thread, void *value_ptr) n功能：阻塞等待回收退出的線程的資源n參數(shù)： thread, 就是指定要回收的線程資源n value_ptr, 就是接收到

11、線程的退出狀態(tài)。n返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號 線程的控制線程的控制n控制線程： n互斥鎖 ：主要用來保護臨界資源（可是變量，后者是代碼段）n 任何時刻最多只能有一個線程能訪問該資源n相關(guān)函數(shù)接口：nint pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *attr)n功能：鎖的初始化函數(shù)，即生成一把鎖n參數(shù)： mutex, 是鎖的標識符n attr， 設(shè)置鎖的屬性， 通常為NULL。n返回值： 返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號 線程控制線程控制nint pthread_mutex_lock(

12、pthread_mutex_t *mutex)p功能：阻塞等待直到這把鎖申請成功為止，對臨界資源進行上鎖操作p參數(shù)： mutex， 就是指定的一把鎖 p返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號nint pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) p功能：對臨界資源進行解鎖操作p參數(shù)： mutex， 就是指定要解開的鎖 p返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號 nint pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);p功能：銷毀一把指定的鎖p參數(shù)： mutex， 就是指定要銷毀的鎖 p返回值：成功返

13、回0， 失敗返回非負的錯誤號注意： 為了避免死鎖：在申請多把鎖時，所有的線程都按照同樣的順序去申請。線程之間的通信線程之間的通信-條件變量條件變量 int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr);n 功能：初始化一個條件變量n 參數(shù)：cond, 就是條件變量的標識符n attr, 通常為NULL即可n 返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號 nint pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pth

14、read_mutex_t *restrict mutex);n功能：條件睡眠，直到被指定的條件喚醒為止n參數(shù)： cond, 就是指定睡眠 條件，將來被喚醒時也必須滿足該條件n mutex, 該函數(shù)睡眠時必須提前加上一把鎖n 注意：該睡眠函數(shù)調(diào)用之前必須先加上一把鎖，然后進入睡眠，然后該函數(shù)內(nèi)部n 將鎖解開；當該函數(shù)被喚醒時，需要重新加上這把鎖，如果發(fā)現(xiàn)這把鎖被其他線程n 占用，那么該函數(shù)的喚醒操作就失敗了，繼續(xù)睡眠。 n返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號 線程之間的通信線程之間的通信-條件變量條件變量nint pthread_cond_signal(pthread_cond_t *co

15、nd);n功能：就是喚醒睡眠在cond條件上的線程，但是只能喚醒一個線程n參數(shù)： cond, 就是指定要喚醒的條件n返回值：成功返回0， 失敗返回非負的錯誤號 nint pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);n功能：喚醒所有睡眠這個條件上的線程nint pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);n功能：就是銷毀條件變量 處理消息隊列請求線程處理消息隊列請求線程消息對列消息對列n創(chuàng)建/打開消息隊列對象nint msgget(key_t key, int flag);n參數(shù)：key, ftok()函數(shù)的

16、返回值，用于確保多個進程操作同一個消息隊列n flag, IPC_CREAT IPC_EXCL 和共享內(nèi)存一樣n返回值：成功返回消息隊列的標識符， 失敗-1n比如：msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；消息對列消息對列nint msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);n參數(shù)：msgid, msgget的返回值n msgp, 要發(fā)送的數(shù)據(jù)的指針，有指定的數(shù)據(jù)格式。n struct msgbuf n long mtype; /* message type, must be 0 *

17、/n 數(shù)據(jù)類型，可以自定義； /* message data */n int a; char b; float f;n ;n msgsz, 發(fā)送的消息的正文的長度 = sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long)n msgflg,IPC_NOWAIT 以非阻塞方式發(fā)送消息，如果發(fā)送不成功，那么不會阻塞，立刻返回。n 0（常用）， 以阻塞方式發(fā)送消息，如果發(fā)送不成功，那么阻塞等待，直到發(fā)送成功為止。n返回值：成功0， 失敗-1消息隊列消息隊列nssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp

18、, int msgflg);n參數(shù)：msqid, msgget的返回值n msgp, 用于接收讀取到的消息，固定格式，必須和發(fā)送的類型保持一致。n msgsz, 仍然要接收的消息的正文長度n msgtyp, n 0, 表示讀取第一條消息n 0, 表示讀取指定類型消息(最常用)n 0, 接收消息隊列中類型值不小于msgtyp的絕對值且類型值又最小的消息n msgflg,n IPC_NOWAIT 以非阻塞方式接收消息，如果接收不成功，那么不會阻塞，立刻返回。n 0（常用）， 以阻塞方式接收消息，如果接收不成功，那么阻塞等待，直到接收成功為止。n返回值：實際接收到的消息的正文的字節(jié)個數(shù) ， 失敗-1

19、. 消息對列消息對列n消息隊列的控制函數(shù)nint msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );n參數(shù)：n msgqid, 就是控制的消息隊列n cmd : n IPC_STAT (獲取對象屬性), 屬性保存在第三個參數(shù)上n IPC_SET (設(shè)置對象屬性)，第三個參數(shù)保存的是要修改的屬性n IPC_RMID (刪除對象)， 此時第三個參數(shù)為NULL即可n返回值：返回值和cmd有關(guān)系， 失敗-1.共享內(nèi)存共享內(nèi)存共享內(nèi)存共享內(nèi)存n共享內(nèi)存：是一種最為高效的進程間通信方式，進程可以直接讀寫內(nèi)存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝n注意：由于多個進程

20、共享一段內(nèi)存，因此也需要依靠某種同步機制來控制對它的寫操作，如互斥鎖和信號量等 n#include nkey_t ftok(const char *pathname, int proj_id);n功能：就是生成key值。n參數(shù)：pathname, 任意一個存在的路徑都可以n proj_id, 只要低8位（二進制）不全為0的數(shù)都可以n返回值：成功key值， 失敗-1. n比如：key = ftok(., a);共享內(nèi)存共享內(nèi)存n創(chuàng)建/打開共享內(nèi)存：創(chuàng)建于當前系統(tǒng)上，保存到系統(tǒng)關(guān)閉為止。nint shmget(key_t key, int size, int shmflg);n參數(shù)：key, 用于

21、唯一的標識一塊共享內(nèi)存，將來其他進程需要使用一樣的key值。n IPC_PRIVATE，表示該物理空間只能自己用，無法和其他進程共享。n ftok()函數(shù)的返回值n size, 要申請的共享內(nèi)存物理空間， /usr/inclue/linux/shm.h中包含限制n shmflg, IPC_CREAT IPC_EXCLnIPC_CREAT 如果共享內(nèi)存不存在，則創(chuàng)建一個共享內(nèi)存，否則打開操作。n IPC_EXCL 只有在共享內(nèi)存不存在的時候，新的共享內(nèi)存才建立，否則就產(chǎn)生錯誤。n返回值：就是共享內(nèi)存的標識符（大于0），失敗-1. n比如：key = ftok(., a);nint shmid;n

22、shmid = shmget(key, 512, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；共享內(nèi)存共享內(nèi)存n映射共享內(nèi)存，即把指定的共享內(nèi)存映射到進程的地址空間用于訪問nvoid *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);n參數(shù)：shmid, 就是shmget的返回值n shmaddr, 用于指定共享內(nèi)存映射到當前進程的那個起始地址上n 如果為NULL， 那么系統(tǒng)幫助進程分配（最常用）n 如果非NULL， 那么就是自己指定（必須保證這塊空間沒有被使用）n shmflg, 指定進程對該內(nèi)存區(qū)域的讀寫權(quán)限n 如果為SHM_RDO

23、NLY ，那么當前進程只讀n 如果為0， 那么當前進程可讀可寫（最常用）n返回值：返回當前進程和共享內(nèi)存映射后的起始地址n 失敗返回的為（void*）（-1）共享內(nèi)存共享內(nèi)存n撤銷共享內(nèi)存映射nint shmdt(const void *shmaddr);p參數(shù)：shmaddr, 就是shmat的返回值p返回值：成功0， 失敗-1p操作共享內(nèi)存對象nint shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf); / 獲取共享內(nèi)存的狀態(tài)，并把相關(guān)的屬性賦值給bufp功能：控制共享內(nèi)存對象p參數(shù)： shmid, shmget的返回值n cmd : IPC

24、_STAT (獲取對象屬性), 屬性保存在第三個參數(shù)上n IPC_SET (設(shè)置對象屬性)，第三個參數(shù)保存的是要修改的屬性n IPC_RMID (刪除對象)， 此時第三個參數(shù)為NULL即可p返回值：返回值和cmd有關(guān)系， 失敗-1.n比如：shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); 訪問共享內(nèi)存訪問共享內(nèi)存n創(chuàng)建/打開信號量集合nint semget(key_t key, int nsems, int semflg);n參數(shù)：n key, ftok()返回值n nsems, 指定的信號量集合中的信號量個數(shù)n semflg, n IPC_CREATn IPC_EXCLnIPC_

25、CREAT 如果共享內(nèi)存不存在，則創(chuàng)建一個共享內(nèi)存，否則打開操作。n IPC_EXCL 只有在共享內(nèi)存不存在的時候，新的共享內(nèi)存才建立，否則就產(chǎn)生錯誤。n返回值：返回該集合的標識符，失敗-1. nint semctl(int semid, int semnum, int cmd, .);p功能：信號量集合的控制p參數(shù)：semid, 指定要操作的集合n semnum, 要操作的信號量的編號，編號從0開始n cmd,GETVAL：獲取信號燈的值, 返回值是獲得值。n 比如：value = semctl(semid, 0, GETVAL)；n SETVAL：設(shè)置信號燈的值，需要用到第四個參數(shù)。因此在

26、設(shè)置信號燈的值時應(yīng)該及時的設(shè)置共用體semun的值n 第四個參數(shù)類型如下： n union semun n int val; /* Value for SETVAL */n struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */n unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */n struct seminfo *_buf; /* Buffer for IPC_INFOn (Linux-specific) */n ;nint semop ( int semid, struct s

27、embuf *opsptr, unsigned nops);n功能：就是對信號量集合中的信號量進行PV操作n參數(shù)： semid, 指定要操作的集合n opsptr,n struct sembufn unsigned short sem_num; /* semaphore number */n short sem_op; /* semaphore operation */n short sem_flg; /* operation flags */n ;n 成員分析：n sem_num 表示要操作的信號量的編號n sem_op, 表示進行P或者V操作， 比如：sem_op = 10(+10)n s

28、em_op = -10(-10)n sem_op = 0, 那么semop函數(shù)會等到該信號量的值變?yōu)?為止。n sem_flg, 0(最常用的)，表示semop函數(shù)的操作是阻塞的，直到成功為止。n IPC_NOWAIT，表示semop函數(shù)的操作是非阻塞的，如果操作沒有成功，立刻返回。n SEM_UNDO（不常用），設(shè)置只對當前進程有效，不會保存到系統(tǒng)的信號量集合中。n nops, 調(diào)用一次semop要操作的信號量的個數(shù)n返回值：成功0， 失敗-1 linux 管道、消息隊列、共享內(nèi)存的對比管道、消息隊列、共享內(nèi)存的對比 n管道的優(yōu)點是不需要加鎖，缺點是默認緩沖區(qū)太小，只有4K，同時只適合父子進

29、程間通信，而且一個管道只適合單向通信，如果要雙向通信需要建立兩個。而且不適合多個子進程，因為消息會亂，它的發(fā)送接收機制是用read/write這種適用流的，缺點是數(shù)據(jù)本身沒有邊界，需要應(yīng)用程序自己解釋，而一般消息大多是一個固定長的消息頭，和一個變長的消息體，一個子進程從管道read到消息頭后，消息體可能被別的子進程接收到linux 管道、消息隊列、共享內(nèi)存的對比管道、消息隊列、共享內(nèi)存的對比 n消息隊列也不要加鎖，默認緩沖區(qū)和單消息上限都要大一些，在我的suse10上是64K，它并不局限于父子進程間通信，只要一個相同的key，就可以讓不同的進程定位到同一個消息隊列上，它也可以用來給雙向通信，不過稍微加個標識，可以通過消息中的type進行區(qū)分，比如一個任務(wù)分派進程，創(chuàng)建了若干個執(zhí)行子進程，不管是父進程發(fā)送分派任務(wù)的消息，還是子進程發(fā)送任務(wù)執(zhí)行的消息，都將type設(shè)置為目標進程的pid，因為msgrcv可以指定只接收消息類型為type的消息，這樣就實現(xiàn)了子進程只接收自己的任務(wù)，父進程只接收任務(wù)結(jié)果linux 管道、消息隊列、共享內(nèi)存的對比管道、消息隊列、共享內(nèi)存的對比 n