基于RaspberryPi實(shí)現(xiàn)的智能家居36

{管理信息化物聯(lián)網(wǎng)}基于RaspberryPi實(shí)現(xiàn)的智能家居36摘要面上的網(wǎng)絡(luò)電視的比較中引出畢設(shè)的主角——樹莓派。首先是LINUX系統(tǒng)常識(shí)性的介紹；然后是在ARM/LINUX平臺(tái)上面開發(fā)應(yīng)用C經(jīng)典法、PYTHON快捷GPIOLED略介紹了基本網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TCP/IP在結(jié)論中詳細(xì)羅列了自己對(duì)于整個(gè)平臺(tái)的總體認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵字：智能家居；樹莓派；Arm；LinuxAbstractThewholeworkofmygraduationprojectisrelatedtoRaspberryPi,anArm&&Linuxdevelopmentplatform.Asanintroduction,thefirsttwochaptersshowoutsomemethodsofsmarthomeapplicationdevelopmentonthisplatformandthecapabilityofRaspberryPibytickingtheGPIOportsandsettingupahome-scalelocalwirelessnetwork.Thenabrieflydescriptionofseveralprimaryinternetprotocol,paring5differentwaysofweb-serverbuilding,puttingforwardweb-servertotheoutsideworld.Finally,myjudgmentabouttheentiredevelopmentplatform.Keywords:：SmartHome；RaspberryPi；Arm；Linux目錄摘要IAbstractII目錄III第1章緒論11.1課題背景、目的和意義11.1.1課題背景11.1.2課題目的21.1.3課題意義21.2智能家居發(fā)展現(xiàn)狀21.3主要研究?jī)?nèi)容及內(nèi)容安排3第2章控制器平臺(tái)介紹42.1設(shè)計(jì)平臺(tái)的軟硬件介紹42.2設(shè)計(jì)方法82.3設(shè)計(jì)功能12第3章本地應(yīng)用設(shè)計(jì)133.1GPIO引腳控制133.2無線路由器的實(shí)現(xiàn)143.3網(wǎng)絡(luò)電視的配置17第4章網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)184.1樹莓派網(wǎng)絡(luò)連接184.2服務(wù)器和Pagekite204.3Webiopi配置214.4Motion的配置22第5章軟件源的制作24結(jié)論26致謝28參考文獻(xiàn)29附錄30第1章緒論1.1課題背景、目的和意義1.1.1課題背景4網(wǎng)絡(luò)比校外網(wǎng)絡(luò)收費(fèi)高，許多用戶轉(zhuǎn)而使用學(xué)校外面的電信網(wǎng)絡(luò)。建立家庭內(nèi)無線局域網(wǎng)，解決多終端上網(wǎng)問題。那天在他家安裝TP-LINK無線路由器很簡(jiǎn)單的建立起了家庭無線網(wǎng)。不足之處是：新的校園網(wǎng)客戶端要求必須有一個(gè)上網(wǎng)終端連接TP-LINK并始終電腦從此以后365天24小時(shí)開著，費(fèi)電不說，像這種家庭用普通莓派完全可以將上述臺(tái)式機(jī)客戶端認(rèn)證和TP-LINK無線路由器的有所作為的。另外一件事情是有關(guān)三網(wǎng)合一、網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)頂盒。下面是三則299元（上海、杭州、長(zhǎng)沙三地市銷PPTV5月18日零點(diǎn)開放800臺(tái)工程版PPBOX的網(wǎng)絡(luò)預(yù)售，價(jià)格僅為199C1S再次改變你的電視。自己曾經(jīng)試著在樹莓上面安裝XBMC實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)電視的功能，樹莓派又可以損失。1GHZ主頻的處理器，1GB硬件配置何其出眾。而現(xiàn)在就是這樣一個(gè)小小的板子，700HZ主頻512MB內(nèi)存，已經(jīng)顯示出巨大的潛能。那么是否可以通過某種方式之外是否也是可以有所作為的呢？1.1.2課題目的的是要把幾個(gè)有關(guān)智能家庭應(yīng)用的獨(dú)立功能同時(shí)在一塊板子上面實(shí)現(xiàn)，并試著擴(kuò)展自己的功能。在這個(gè)過程中，為其他人學(xué)習(xí)ARM/LINUX開發(fā)，或者說在樹莓派上面的開發(fā)厘清一條道路。同時(shí)嘗試擴(kuò)展智能手機(jī)的功能。1.1.3課題意義的開展和自動(dòng)化協(xié)會(huì)的發(fā)展建立一個(gè)堅(jiān)固的基礎(chǔ)；為開源/自由軟件的事業(yè)做出了一點(diǎn)個(gè)人貢獻(xiàn)，這個(gè)是最重要的。1.2智能家居發(fā)展現(xiàn)狀PPTV不過一年左右時(shí)間連續(xù)發(fā)布的價(jià)位功能相近的三款擴(kuò)展普通電視為網(wǎng)絡(luò)電視的數(shù)字機(jī)頂盒做一下簡(jiǎn)單介紹和比較：友的配件，硬件價(jià)格299元，視頻來源為央視正版授權(quán)高清內(nèi)容，標(biāo)配遙控器或者小米手機(jī)來控制控，體積類似于大屏智能手機(jī)，HDMI接口；Coretex-A9處理器，主頻800MHZ，內(nèi)存1G、H.264、VC-1、WMV-HD、MPEG14最大至幀/秒，10/100M自適應(yīng)RJ45接口，Micro-USB接口；其次是PPBOX，1GHZ主頻處理器、1GB內(nèi)存、4GDLNA和Airplay299元，HDMI接口、wifi、藍(lán)牙、3.5mm音頻輸出；最后是樂視盒子，硬件免費(fèi)，內(nèi)容收費(fèi)；樂視網(wǎng)TV版12個(gè)月服務(wù)費(fèi)價(jià)格490元，6個(gè)月服務(wù)費(fèi)價(jià)格290元。CORETEX-A9架構(gòu)雙核1.5G處理器，無線連接功能，并其集成無線1080P無論從硬件還是內(nèi)容資源的角度來看，樂視盒子都更勝一籌，然安裝XBMC的樹莓派硬件功能不比這三者差，但是沒有內(nèi)容資源美大片，這樣樂視的優(yōu)勢(shì)就不會(huì)那么明顯了。1.3主要研究?jī)?nèi)容及內(nèi)容安排本文首先介紹了樹莓派開發(fā)平臺(tái)的軟硬件資源以及在ARM/LINUX平臺(tái)開發(fā)應(yīng)用的一般方法，提出我將要實(shí)現(xiàn)的功能（第第2章控制器平臺(tái)介紹樹莓派是英國樹莓派基金會(huì)推出的一款旨在推動(dòng)學(xué)校計(jì)算機(jī)的外部擴(kuò)展和低廉的價(jià)格而被選作本畢業(yè)設(shè)計(jì)的開發(fā)平臺(tái)。2.1設(shè)計(jì)平臺(tái)的軟硬件介紹下面是樹莓派宏觀接口圖：圖2-1：樹莓派B型板的宏觀結(jié)構(gòu)圖BCM2835ARM1176JZF-S700MHZ的處理器（可以超頻至1GHZVideoCoreIVGPU,還有512MRAM（A型板內(nèi)存為256M個(gè)SDSD卡插入作為硬盤使用。SD插槽的旁邊是一個(gè)Micro-USB電源插孔，由此引入5V的電源，也可以通過GPIO接口的2號(hào)（VCC3號(hào)（GND5V電源。在SD插槽的另一邊是262腳可以接入或給出5V電源，1腳給出3.3V電源，第12腳可以提供PWM，另外包括一組UART，一組SPI，一組I2C，8個(gè)GPIO引腳。擴(kuò)展接口還算豐富。兩種視頻接口方式。其一是HDMI，HDMI兼容的電視或者顯示器可以直接通過這個(gè)接口獲得輸出的視頻信號(hào)，VGA顯示器可以通過HDMI-VGA轉(zhuǎn)換器得到VGAHDMI相反方向是一個(gè)RCA接疊在一起的兩個(gè)USBA型板只有一個(gè)USBUSB們通過USB-HUBUSB接口旁邊是10/100M以太網(wǎng)接USB口和RCA接口之間的音響/JTAG接口；三是，TFT觸摸屏接口。核心芯片BCM2835：高清嵌入式多媒體應(yīng)用處理器BCM2835是并進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化。BCM2835使用博通公司的第四代VideoCore技術(shù)來使能應(yīng)用程序中的各種圖像、視頻處理。*低功耗ARM1176JZ-F應(yīng)用處理器*雙核第四代VideoCore多媒體協(xié)同處理器*1080P30幀每秒全高清視編碼/解碼*高性能視頻輸出。1080P60幀每秒持續(xù)高分辨率LCD、HDMI輸出*低功耗，高性能OpenGL-ES1.1/2.0VideoCoreGPU*ISP20萬像素的攝像頭高達(dá)220萬像素每秒下面是該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：圖2-2BCM2835內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖備不夠強(qiáng)大。但因其低廉的價(jià)格（B型板35美元，A型板25美元8051單片機(jī)和個(gè)人電腦之間為我們提供了一個(gè)理想的嵌入式開發(fā)平臺(tái)。GNU/LINUXGNU/LINUX給予用戶以免費(fèi)或者較低的價(jià)格獲取操作系統(tǒng)和軟件的許多科技人員的喜愛。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中筆者使用的操作系統(tǒng)是Raspbian，一款基于Debian并根據(jù)樹莓派硬件條件進(jìn)行修改的操作系統(tǒng)。如下是維基百科中關(guān)于Debain的描述：Debian是由GPL和其他自由軟件許可協(xié)議授權(quán)的自由軟件組DebianDebianProjectDebian計(jì)劃是一個(gè)獨(dú)立的、分散的組織，由3000人志愿者組成，接受世界多個(gè)非盈利組織的資金支持，SoftwareinthePublicInterest提供支持并持有商標(biāo)作為保護(hù)機(jī)構(gòu)。Debian以其堅(jiān)守Unix和自由軟件的精神，以及其給予用戶的眾多選擇而聞名。現(xiàn)時(shí)Debian包括了超過37,500個(gè)軟件包并支持12i386amd64、armmipsIBMDebianLinux核心的DebianGNU/Linux系統(tǒng)，其他還有采用GNUHurd核心的DebianGNU/Hurd系統(tǒng)、采用FreeBSD核心的DebianGNU/kFreeBSDNetBSD核心的DebianGNU/NetBSD應(yīng)用Debian的系統(tǒng)架構(gòu)和工具，采用OpenSolaris核心構(gòu)建而成的NexentaOS系統(tǒng)。在這些Debian系統(tǒng)中，以采用Linux核心的DebianGNU/Linux最為著名。眾多的Linux發(fā)布版，例如Ubuntu、Knoppix和Linspire及Xandros等，都基于DebianGNU/Linux。筆者使用GNU/LINUXDebianDebianDebian1、豐富的軟件包和強(qiáng)大簡(jiǎn)便的軟件包管理器2、通用操作系統(tǒng)，支持多種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)3、強(qiáng)大的志愿者/開發(fā)人員組織如下文所說，對(duì)于習(xí)慣了微軟操作系統(tǒng)的用戶來說，一些GNU/LINUX版本絢麗的桌面環(huán)境也許會(huì)讓你感到驚艷，但是相信我GNU/LINUX的精華來源于黑紙白字的文本界面。作為一名嵌入式開就個(gè)人認(rèn)識(shí)對(duì)GNU/LINUX的特色——文件系統(tǒng)，做簡(jiǎn)要介紹。理細(xì)節(jié)（在硬盤或者SD卡中實(shí)際就是0和1的排列組合）包裝成則包含了指向這些空間的“指針。記住一個(gè)非常重要的概念，GNU/LINUX是建立在文件系統(tǒng)之上的，系統(tǒng)將外部設(shè)備甚至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也當(dāng)做文件進(jìn)行讀寫！在LINUX系統(tǒng)的/根目錄下面有：binbootdevetchomemediamntoptprocrootsbinselinuxsrvsysuservarbin建立概念即可，命令的查閱參見，.linux/。bootCPU和GPUboot目錄下面有這個(gè)文件。這個(gè)文件控制著樹莓派UART是否輸出系統(tǒng)信息。devdevice,cdromttyUSBttyS0，終端tty**在這兒都有體現(xiàn)。有幾個(gè)非常有趣的設(shè)備zero、null、random.以后你會(huì)發(fā)現(xiàn)他們的妙用。etc：包含運(yùn)行在系統(tǒng)上所有程序的配置文件。這個(gè)目錄很重要，經(jīng)常用！home：主目錄，GNU/LINUX作為多用戶操作系統(tǒng)，每一個(gè)用戶考下面的連接：tutorials/309527-clscpu、lsusblspci錄下面文件的內(nèi)容。var：這個(gè)目錄很有意思，如我們的網(wǎng)絡(luò)文件儲(chǔ)存在www下面。在log目錄下存儲(chǔ)各種日志，用戶登錄，系統(tǒng)運(yùn)行，開機(jī)信息，網(wǎng)絡(luò)里尋找靈感。2.2設(shè)計(jì)方法ARM+LINUXRaspbian作為一個(gè)完整的操CC++PHPPythonjava等各種編程語言構(gòu)建的程序。筆者主要用到C、Python兩種語言。C語言是Python是一種面向?qū)ο蟮母呒?jí)語RaspberryPi中Pi是pythonGNU/LINUX內(nèi)置的命令程序都是經(jīng)受過歷史考驗(yàn)的，尤其是是Debain這樣一個(gè)以穩(wěn)定性為特色的操作系統(tǒng)。大多數(shù)命資源，其次是自己編寫程序，而在編程語言中優(yōu)先選擇Python語CC語言放在最前面，Python語言或者直接調(diào)用系統(tǒng)集成好的工具會(huì)把許多細(xì)節(jié)率的角度考慮，也應(yīng)該多使用C語言。GNU/LINUX+ARM配置文件都是以*.confIDE可以節(jié)我們編寫代碼的質(zhì)量和速度。常用編輯器由三款：Nano、Vim和Emacs。相比較而言，Nano使用非常簡(jiǎn)單，同時(shí)功能無幾，適合入門級(jí)用戶使用。Vim和Emacs是GNU/LINUX系統(tǒng)中最為著名的兩款VimVim的強(qiáng)大所折服，通過按鍵的組合和插件的使用，Vim賦予機(jī)械的二極管、門電Emacs使用GNU/LINUXVimEmacs應(yīng)該熟練掌握一種。VimGNU/LINUX操作系統(tǒng)默認(rèn)安裝Vi（VimEmacs講，底層開發(fā)人員（硬件到操作系統(tǒng)）適宜使用Vim，上層開發(fā)人員（操作系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)）使用Emacs。助我們遠(yuǎn)程控制目標(biāo)機(jī)器或者方便調(diào)試：SSH、VNC、USB轉(zhuǎn)串口、Mini/GtktermSSHSecureShell和傳輸層基礎(chǔ)上的安全協(xié)議，為計(jì)算機(jī)上的Shell（殼層或者命令解釋器）提供安全的傳輸和使用環(huán)境。SSH可以使得我們獲得遠(yuǎn)程運(yùn)行LINUX系統(tǒng)命令行的能力，另外SCP命令可以進(jìn)行文件傳輸。VNCVirtualNetworkComputingRFB協(xié)定的屏幕畫面分Tightvnc購買鼠標(biāo)和鍵盤的費(fèi)用，同時(shí)方便的進(jìn)行遠(yuǎn)程操作桌面。SSH只能Tightvnc的圖形界面，USB轉(zhuǎn)串口和Mini/Gtkterm橋接至USB接口。這就要用到PL2303芯片。PL2303將USB端口和標(biāo)準(zhǔn)RS232USB手。這使之獲得了比傳統(tǒng)UART控制器更高的信息傳送速率。將樹莓派的第68腳、10腳（UART收發(fā)）分別與模塊的相應(yīng)引腳相連，USBUART口輸出，同時(shí)正常工作時(shí)UART也可以作為調(diào)試和控制窗口。如下圖示筆者的串口連接方法：圖2-3USB轉(zhuǎn)串口連接筆記本另外注意，樹莓派可以通過對(duì)GPIO第2腳+5V來供電，而PL2303也正好有一個(gè)+5V+5V款程序查看串口發(fā)送來的信息，這就要用到Mini/Gtkterm。Mini以模擬ANSI和VT102Gtktrem是基于GTK+是Gtkterm，感覺不錯(cuò)，但是Mini的文本操作模式更適合GNU/LINUX環(huán)境。如果個(gè)人電腦安裝的是微軟系統(tǒng)的話，可以是使用超級(jí)終端。雖然最近幾年GNU/LINUX系統(tǒng)特別是UBUNTU發(fā)行版，在圖形網(wǎng)頁。這里要提到兩款比較著名的文本瀏覽器Lynx和W3m。LynxUNIXMAC且仍在積極的開發(fā)之中。用戶眾多，功能強(qiáng)大。W3m是一款基于文持中文，和Emacs有一定淵源。這里不做詳細(xì)介紹。另外要提及一個(gè)GNU/LINUX下的圖形界面開發(fā)工具，GTK+。GTK+，GIMPToolKit，一個(gè)生成跨平臺(tái)的圖形界面開發(fā)工具。GTK+提供一整套開發(fā)控件，使得我們可以使用他來開發(fā)小到“HelloWorld！”大至Gnome桌面的各種應(yīng)用。由于其跨平臺(tái)性，GTK+開發(fā)的工具在GNU/LINUXGTK+自身采用C持，如C++、java、python等。下圖是筆者的Debian桌面：圖2-4筆者漂亮的Gnome桌面意義的一個(gè)開源軟硬件平臺(tái)——ArduinoArduino是一個(gè)開源的單片機(jī)控制器，它使用AtmelAVR單片機(jī)，采用了開放源代碼的軟硬JAVAC語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。與8051單片機(jī)不同，其集成開發(fā)環(huán)境可以非常方便的幫助我們實(shí)現(xiàn)USB而ArduinoArduino作為下位機(jī)控制外部器件，是一個(gè)不錯(cuò)的組合（當(dāng)然可以換成如UDOO之類的高級(jí)ARMArduino開發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)圖：圖2-5ArduinoIDE展示2.3設(shè)計(jì)功能在ARM+GNU/LINUX軟硬件平臺(tái)下面，我們可以實(shí)現(xiàn)各種功能，簡(jiǎn)單來說可以分為本地應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。本地應(yīng)用主要包括GPIO口、串口、SPI和I2C的使用，用來控制外部引腳的高低電平或者放以及軟件源的制作。第3章本地應(yīng)用設(shè)計(jì)3.1GPIO引腳控制本地應(yīng)用開發(fā)主要有三種方法，介紹如下。1、經(jīng)典法的C語言開發(fā)：首先下載并安裝airspayce網(wǎng)站BCM2835有關(guān)輸入輸出的庫函數(shù)，編譯并安裝。該庫函數(shù)提供了各種端口操作函數(shù)可供使用，GPIO引腳、SPI、I2C、系統(tǒng)時(shí)鐘。附錄里面有SPI測(cè)試程樹莓派上用到的心電采集模塊、北斗模塊、與上位機(jī)或者Arduino一些設(shè)置。將和ttyAMA0有關(guān)的信息刪除，并將inttab文件找到包含的行，在前面加“#”將該項(xiàng)注釋掉。2、簡(jiǎn)潔的Python語言開發(fā)：上面我們提到的是傳統(tǒng)的經(jīng)典的C語言開發(fā)方法，而是用Python可以極大的提高我們的開發(fā)效率。Python是面向?qū)ο蟮母呔S護(hù)費(fèi)用低，跨平臺(tái)、開源。在使用的過程中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)Python體現(xiàn)在樹莓派的方方面面。下面的例子，簡(jiǎn)單展示了一個(gè)Python腳本，其簡(jiǎn)練可見一斑：importwiringpifromtimeimportsleepio=(.WPI_MODE_SYS)(18,)#Setuppin18(GPIO1)whileTrue:(18,)#Turnonlightsleep(2)(18,)#Turnoffsleep(2)對(duì)于電腦初學(xué)者來說，Python有限，本文沒有對(duì)具體GPIO引腳的編程進(jìn)行詳盡的說明。3、功能強(qiáng)大的Shell編程：但凡使用過GNU/LINUX肯定對(duì)于ShellShell雙擊TAB系統(tǒng)會(huì)提Debian系統(tǒng)中顯示有2756個(gè)命令可用。Python編程和ShellLINUX之后應(yīng)該試著學(xué)習(xí)Shell解決日常工作。硬件編程之外我們需要注意一些事情。樹莓派GPIO口默認(rèn)除電源腳為+5v+3.3v高，0VArduino默認(rèn)為+5v0v3.3V電平轉(zhuǎn)成5V。如果外部設(shè)備需要較大電流的話，也需要可慮各個(gè)引腳的負(fù)載能力。切記，切記！樹莓派GPIO引腳內(nèi)部沒有保護(hù)電路，千萬不要不將+5V與地短路，后果很嚴(yán)重。（總電流大于1.5A），使用7805做線性電源自身功耗相當(dāng)大，散熱效果很差。后來改用LM2576做開關(guān)電源，效果明顯好轉(zhuǎn)。開關(guān)電源核心是LM2576芯片，外加幾個(gè)電容、二極管、電感即可，考慮到兼容性采用USB接口輸出+5V。下圖筆者自制的開關(guān)電源外形圖：圖3-1LM2576開關(guān)電源3.2無線路由器的實(shí)現(xiàn)建立無線局域網(wǎng)。本項(xiàng)目所使用的無線模塊是RT5370，主要是RT5370的配置：我們要用到兩款軟件HostapdUdhcpHostapd是一個(gè)接入點(diǎn)和驗(yàn)證服務(wù)器的用戶空間守護(hù)進(jìn)程，它實(shí)現(xiàn)了IEEE802.11的接入管理、IEEE802.1XWPA2/EPA身份驗(yàn)證、RADIUS客戶端和EPA認(rèn)證服務(wù)器。Udhcp是一款專用于嵌入式設(shè)備的DHCP電腦上面的DHCPudhcpd，亦即dhcp客戶端程序。1RT5370是否被正確識(shí)別。$sudolsusbBus001**************************Bus001**************************Bus001**************************Bus001Device007：ID148f:5370RalinkTechnology,Corp,RT53702、本機(jī)識(shí)別正常，安裝相關(guān)軟件：$sudoapt-getinstallhostapdudhcpd3、下面配置DHCP服務(wù)器，編輯文件,添加如下內(nèi)容：start#DHCP可分配的IP地址空間end5#應(yīng)為是在家庭內(nèi)使用，數(shù)量不必過多interfacewlan0#Udhcp服務(wù)器的工作設(shè)備remainingyesoptdns#DHCP客戶端設(shè)備使用的DNS服務(wù)器optsubnet#子網(wǎng)掩碼optrouter#無線網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，即樹莓派的無線IP地址optlease864000#DHCP服務(wù)器默認(rèn)運(yùn)行時(shí)間，10天后自動(dòng)關(guān)閉4、使能DHCP服務(wù)器開機(jī)運(yùn)行，修改default/udhcpd將DHCP_ENABLED=”no”改為：#DHCP_ENABLED=”no”5、將network/interface添加或者對(duì)相應(yīng)行做如下修改：ifacewlan0inetstatic#固定樹莓派的無線地址作為局域無線網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)addressnetmask#allow-hotplugwlan0#wpa-roamwpa_supplicant/wpa_#ifacedefaultinetdhcp6、配置hostapd?？梢詤⒖磆ostapd.gz中的內(nèi)容。編輯（或者生成）文件hostapd/添加以下內(nèi)容：interface=wlan0#要使用的網(wǎng)卡driver=nl80211#驅(qū)動(dòng)名稱ssid=My_AP#無線局域網(wǎng)的名稱hw_mode=g#channel=6#hostapd運(yùn)作的頻率macaddr_acl=0auth_algs=1ignore_broadcast_ssid=0wpa=2wpa_passphrase=My_Passphrase#無線網(wǎng)的密碼wpa_key_mgmt=WPA-PSKwpa_pairwise=TKIPrsn_pairwise=CCMP修改完上述文件后，編輯文件default/hostapd將#DAEMON_CONF=””改為：DAEMON_CONF=”hostapd/”7、配置網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT根網(wǎng)線連接網(wǎng)絡(luò)。首先修改文件找到行4.ip_forward=1,去掉前面的“#”將該選項(xiàng)使能。為了將NAT在linux內(nèi)核中使能運(yùn)行一下命令,修改防火墻設(shè)置：$sudoiptables-tnat-APOSTROUTING-oeth0-jMASQUERADE$sudoiptables-AFORWARD-ieth0-owlan0-mstate--stateRELATED,ESTABLISHED-jACCEPT$sudoiptables-AFORWARD-iwlan0-oeth0-jACCEPT現(xiàn)在樹莓派就可以進(jìn)行NAT保存，運(yùn)行下面的命令將現(xiàn)在的防火墻設(shè)置生成文件：$sudosh-c"iptables-save>4.nat"設(shè)置開機(jī)啟動(dòng)時(shí)加載上面的防火墻設(shè)置，在network/interfaces文件底部添加下面的一行：upiptables-restore<4.nat8hostapd和udhcpd開機(jī)自啟動(dòng)：$sudoupdate-rc.dhostapdenable$sudoupdate-rc.dudhcpdenable線信號(hào)。3.3網(wǎng)絡(luò)電視的配置首先添加相應(yīng)的軟件源，打開文件apt/.d/添加下面的內(nèi)容：deb./raspbianwheezycontrib然后導(dǎo)入存檔簽名秘鑰：$sudoapt-keyadv--keyserver.--recv-key5243CDED完成之后，更新系統(tǒng)：$sudoapt-getupdate安裝網(wǎng)絡(luò)電視軟件：$sudoapt-getinstallxbmc速度較慢，完成之后，關(guān)機(jī)重啟，進(jìn)入xbmc.更改系統(tǒng)設(shè)置正常顯示中文，安裝相應(yīng)的ZIP文件，添加對(duì)于youku、toudu、qiyi等國內(nèi)視頻網(wǎng)站的支持。如下圖是作者通過樹莓派的網(wǎng)絡(luò)電視觀看“舌尖上的中國”：圖3-2XBMC觀看舌尖上的中國第4章網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)在我的理解中，從一個(gè)整體的角度考慮puting,硬件資源是土TcpUdp特殊的功能（如Pagekite反向代理服務(wù)器）應(yīng)該對(duì)于網(wǎng)絡(luò)底層細(xì)通信協(xié)議TCPIP/DNS做簡(jiǎn)要介紹。TCP，TransmissionControlProtocol,傳輸控制協(xié)議是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，由IETF的RFC793定義。在簡(jiǎn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI能。UDPUserDatagramProtocol相比較而言，UDPDNS服務(wù)就是采用的UDP協(xié)議。IP，InternetProcotol，網(wǎng)絡(luò)通信DNSDomainNameSystem,是DNS內(nèi)容，參見《UNIXNETWORKPROGRAMING4.1樹莓派網(wǎng)絡(luò)連接WLAN3G簡(jiǎn)單，將網(wǎng)線連接入網(wǎng)口，然后設(shè)置相應(yīng)ip地址即可。但是我們Arm的只需要在network/interface的配置：ifaceeth0inetstaticaddressnetmaskgateway另外還要在中加入本地DNS服務(wù)器的地址。wpa-configure搜索無線需要用到iwlistifup,ifconfig式，是自己的亮點(diǎn)，使用ZTE-A3563G上網(wǎng)卡連接網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于智能車可以用到，意義在于不受地理限制的傳送大數(shù)據(jù)量信息（100K/S介紹，參看下面的連接如果你要用到3G上網(wǎng)卡或者首先參看下面/RPi_VerifiedPeripherals圖是筆者使用的3G上網(wǎng)卡：圖4-1ZTE-A3564.2服務(wù)器和Pagekite五種網(wǎng)絡(luò)控制方案及其比較：1LAMP：Linux+Apache+Mysql+Php+CGI2Socket：TCPUDP3DjangoPi：Python+Django（flask）4WEBIOPI：Python5LLSP：Linux+Lighttpd+SQLlite+Php+CGI最先想到的LAMPApache和Mysql耗過多的資源留給其他程序的資源不足，影響了主體功能的發(fā)揮。另外網(wǎng)絡(luò)電視Xbmc也需要消耗很多資源，所以這個(gè)方案不行。然后是Socket，曾經(jīng)非常愚蠢的嘗試著進(jìn)行底層socket編程。從最基本的TCP/UDP間理解TCP/IP.下面是DjangoPi，Django和Flask都是基于python的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器框架。PythonPython發(fā)揮出來。曾經(jīng)有一個(gè)DjangoPi的項(xiàng)目，現(xiàn)在已經(jīng)擱淺。這個(gè)方WebiopiPython語言。該軟件已集成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，和各種GPIO函數(shù)，多種javascript業(yè)設(shè)計(jì)使用Webiopi實(shí)現(xiàn)功能，如果做實(shí)用話智能家居應(yīng)用的話，本方案不可。最后是LLSPLighhtpdCPUSQLLite：?350KBC其它數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相比，SQLite戶端應(yīng)用程序的訪問，但它的一個(gè)不可分割的一部分。與LAMP相說這更重要。相比較Webiopi，我們需要自己重寫新客戶端和服務(wù)挑篩選出來時(shí)，畢設(shè)所剩時(shí)間已經(jīng)沒有多少了，沒有辦法實(shí)施了。臺(tái)，應(yīng)該采用一款資源更多的板子，或者自己根據(jù)需要做板子。Pagekite：動(dòng)態(tài)DNS客戶端，才可以使得外網(wǎng)可以通過域名找到我們的機(jī)器。幸運(yùn)的是，還有pagekite。Pagekite是一種逆向代理工具將本地localhost的服務(wù)器以合適NAT都可以發(fā)現(xiàn)她的妙用。她可以使任何運(yùn)行python并可以連接到外部網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備同時(shí)可以被外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所訪問。Pagekite/比如筆者的域名.me,記住密碼。需要注意的是免費(fèi)的pagekite服務(wù)只能提供31天或者2.5G6到8個(gè)域名，15如果推廣智能家居的話，我們需要自己籌建pagekite服務(wù)器。然過剛剛的域名看到自己的網(wǎng)站了。通過下面的命令暴露自己的web端口（80）：$80.me打開22端口進(jìn)行ssh遠(yuǎn)程訪問：$22ssh:.mePagekite對(duì)于智能手機(jī)也是有意義的。安裝了對(duì)應(yīng)的python工作環(huán)境和之后，在配以類似于lighhtpd和php之類的軟件，每一部智能手機(jī)都可以打造成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。我向這肯定是有用途。4.3Webiopi配置Webiopi，一個(gè)完全集成的物聯(lián)網(wǎng)框架通過瀏覽器或者應(yīng)用程件不做詳細(xì)介紹。我并沒有使用webiopi具體的去控制某個(gè)電器，令我眼前一亮，服務(wù)器、底層硬件控制，全部依靠python語言實(shí)現(xiàn)，也足見Python的強(qiáng)大，有必要對(duì)之深入理解。另外，這個(gè)軟件中體現(xiàn)一個(gè)好東西，COAP，我沒有能深入理解。下圖是Webiopi的默認(rèn)配置：圖4-2webiopi示意圖COAP：ConstrainedApplicationProcotol一種專門應(yīng)用于簡(jiǎn)COAP是用于資源有限的網(wǎng)絡(luò)器件如物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層協(xié)議。4.4Motion的配置Motion小型web服務(wù)器可以將圖像或者視頻實(shí)時(shí)傳遞到網(wǎng)絡(luò)或者壓縮存儲(chǔ)。功能豐富，消耗CPU和內(nèi)存較多。Mjpg-Stream，圖像、視頻采集，并將之時(shí)間傳遞到網(wǎng)絡(luò)或者壓縮存儲(chǔ)。CPU消耗很大，完成使用的是Motion，當(dāng)加入其它功能之后明顯感覺資源的瓶頸。Motionsudomotionmotion/文件中的一些選項(xiàng)，可以motion的使用有較大改觀。setup_modeoff#啟動(dòng)運(yùn)行模式widthheight#圖像的高度和寬度area_detect5#檢測(cè)動(dòng)態(tài)區(qū)域output_alloff#存儲(chǔ)全部圖片output_motionon#存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)圖片ffmpeg_cap_newon#圖像采集的同時(shí)壓縮成視頻webcam_port8081#視屏流輸出端口webcam_maxrate10#視頻輸出幀頻率webcam_localhoston#本機(jī)輸出以上僅僅介紹了，筆者用到的幾個(gè)選項(xiàng)，實(shí)際Motion還有很置服務(wù)器。我沒有將Motion的強(qiáng)大很好的發(fā)揮出來。上面提到的圖像輸出選項(xiàng)和視頻壓縮選項(xiàng)都設(shè)置為off降低CPUSD言，mjpg-stream在每秒5幀和每秒30幀速率下的視頻輸出流下CPU使用量都高居95%左右。我沒有仔細(xì)閱讀上訴二者的源代碼，CPU和內(nèi)存到底消耗在什么過程中了。這就是調(diào)用成型命令、程序的弊端。下圖是筆者的實(shí)際效果圖：圖4-3視頻監(jiān)視效果圖第5章軟件源的制作UDP通信和串口GNU/LINUXDebian散的組織，由3000人志愿者組成，接受世界多非盈利組織的資金支持，SoftwareinthePublicInterest提供支持并持有商標(biāo)作為保護(hù)機(jī)構(gòu)。正是這樣一個(gè)組織在維護(hù)debian操作系統(tǒng)，同時(shí)開發(fā)、一個(gè)巨大的軟件池。最為一名debian用戶我從來不去下第三方的軟件，而只從debian的官方軟件池獲得（因其開源特性沒有版權(quán)raspbian，是一款基于debian并根據(jù)具體硬件和應(yīng)用目標(biāo)做了相應(yīng)修改的操作系統(tǒng)，她繼承了debian絕大多數(shù)的軟件池。樹莓派的官方軟件件池（就在H408己的畢設(shè)內(nèi)容和個(gè)人見解通過軟件源這樣一個(gè)載體留給學(xué)弟學(xué)妹，希望大家再接再勵(lì)，更創(chuàng)輝煌。軟件源的制作比較簡(jiǎn)單。我首先是使用wget克隆的中國科技大學(xué)的源：(http|rsync)://.eduraspbian/。然后使用rysnc定期和官方的源進(jìn)行同步：rsync--archive--verbose--delete--delete-delay--delay-updates\.org::archivetomirror我把自己的論文以及期間所有的文獻(xiàn)和網(wǎng)頁全部存儲(chǔ)在www/目錄下面，若有需要可以自行獲取。圖5-1軟件源效果圖結(jié)論派平臺(tái)自身資源相對(duì)于個(gè)人電腦仍顯不足，在運(yùn)行三大功能時(shí)CPU有幾個(gè)問題，留待解決。1、自己在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中嘗試了多種不同的方案，發(fā)現(xiàn)了的兩個(gè)軟件motionpagekite入理解的話是可以有所創(chuàng)新的。2、我是否可以在自己的程序中將GPU的強(qiáng)大功能發(fā)揮出來。GPU用來進(jìn)行圖形CPU要用GPIO口控制小車的步進(jìn)電機(jī)，各個(gè)車轱轆的控制是不能同時(shí)定。這就要用到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，舉兩例RTLINUX，Xenomail.3、軟件源的制作是一個(gè)亮點(diǎn)。我還有自動(dòng)化的殷鵬同學(xué)、張要用到PWMBeagleBoard或者Udoo。4、如果上述的功能被某家企業(yè)完全整合在一起的話，家庭隱私也是一個(gè)值得考量的問題。前幾天曝光出來的“棱鏡門事件便到保護(hù)。致謝時(shí)，好友殷鵬，張辰的點(diǎn)子的確也幫了我不少，感謝二位。參考文獻(xiàn)1MaikSchmidt,RaspberryPiAquickStartGuide,ProgmaticBookshelf,August8,20122MattRichardson&&ShawnWallacejklfd,Startwithraspberrypi,O`ReilyMedia,December7,20123ChristopherHallinan,EmbededLinuxPrimer,PrenticeHall,September18,20064FredrikLundh,Pythonstandardlibrary,O`ReillyMedia,May20015W.RichardStevens/BillFenner/Andre,UnixNetworkProgramingI，Addison-WesleyProfessional,November24,20036BrianW.KernighanandDennisM.Ritchie,CProgramingLanguage,rentice-Hall,19887SteveLevineandMariaRodriguez,WebProgramminginPythonwithPython,Mit,January20108MendelCopper,AdvancedBash-ScriptingGuide,TheLinuxDocumentProject,Nov20129RobertSedgewick,AlgoritheminC,Addison-Wesley,Sep199710Richard