Linux人工智能開發(fā)實(shí)例 課件全套 第1-7章 嵌入式Linux系統(tǒng)概述-AI人臉智能識別Linux開發(fā)案例

第1章嵌入式Linux系統(tǒng)概述第1章嵌入式Linux系統(tǒng)概述

1.1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)概述隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和嵌入式微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用出現(xiàn)了歷史性的變化，并逐漸形成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的兩大分支：通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)早期曾被稱為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或隱藏式計(jì)算機(jī)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)得以風(fēng)靡式發(fā)展，性能不斷提高，以致出現(xiàn)一種觀點(diǎn)，即嵌入式系統(tǒng)通常是基于32位微處理器設(shè)計(jì)的，往往帶操作系統(tǒng)，本質(zhì)上是瞄準(zhǔn)高端領(lǐng)域和應(yīng)用的。然而隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的普及，這種高端應(yīng)用系統(tǒng)和之前廣泛存在的單片機(jī)系統(tǒng)間的本質(zhì)聯(lián)系，使嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)毫無疑問地聯(lián)系在了一起。1.1.1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，這決定了它是技術(shù)密集、資金密集、知識高度分散、不斷創(chuàng)新的集成系統(tǒng)。同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)又是針對特定的應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這也決定了它必然有自己的特點(diǎn)。不同嵌入式系統(tǒng)的具有一定差異，一般來說，嵌入式系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：（1）軟/硬件資源有限。過去只在個(gè)人計(jì)算機(jī)PC中安裝的軟件現(xiàn)在也出現(xiàn)在復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)中。（2）集成度高、可靠性高、功耗低。（3）有較長的生命周期。嵌入式系統(tǒng)通常與所嵌入的宿主設(shè)備具有相同的使用壽命。（4）軟件程序存儲（固化）在存儲芯片上，開發(fā)者通常無法改變。（5）嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。（6）一般來說，嵌入式系統(tǒng)并非總是獨(dú)立的設(shè)備，而是作為某個(gè)更大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)。（7）嵌入式系統(tǒng)通常都與真實(shí)物理環(huán)境相連，并且是激勵系統(tǒng)。激勵系統(tǒng)處在某一狀態(tài)，并且等待著輸入或激發(fā)信號，從而完成計(jì)算并輸出更新的狀態(tài)。1.1.1嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。其中，硬件系統(tǒng)包括嵌入式微處理器、外設(shè)和必要的外圍電路；軟件系統(tǒng)包括嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。常見嵌入式系統(tǒng)的組成如圖所示。1.1.1嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)概述硬件系統(tǒng)（1）嵌入式微處理器。嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的核心，早期嵌入式系統(tǒng)的嵌入式微處理器由（甚至包含幾個(gè)芯片的）微處理器來擔(dān)任，而如今的嵌入式微處理器一般采用IC（集成電路）芯片形式，可以是ASIC（專用集成電路）或者SoC中的一個(gè)核。核是VLSI（超大規(guī)模集成電路）上功能電路的一部分。嵌入式微處理器芯片有如下幾種：微處理器、微控制器、數(shù)字信號微處理器（DSP）、片上系統(tǒng)和多微處理器和多核微處理器。（2）外設(shè)。外設(shè)包括存儲器、I/O接口等輔助設(shè)備。盡管MCU已經(jīng)包含了大量外設(shè)，但對于需要更多I/O端口和更大存儲能力的大型系統(tǒng)來說，還需要連接額外的I/O端口和存儲器，用于擴(kuò)展其他功能和提高性能。1.1.1嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)概述軟件系統(tǒng)嵌入式軟件系統(tǒng)可以分成有操作系統(tǒng)和無操作系統(tǒng)兩大類，嵌入式的高級應(yīng)用，多任務(wù)成為基本需求，因此操作系統(tǒng)也是嵌入式系統(tǒng)中的必要組成部分，用于協(xié)調(diào)多任務(wù)。此外，嵌入式軟件中用到的高級語言有：C語言、C++和Java等編程語言。嵌入式軟件系統(tǒng)由應(yīng)用程序、API、嵌入式操作系統(tǒng)等軟件組成，解決一些在大型計(jì)算機(jī)軟件中不存在的問題：因經(jīng)常同時(shí)完成若干任務(wù)，必須能及時(shí)響應(yīng)外部事件，能在無人干預(yù)的條件下處理所有異常和突發(fā)情況。1.1.1嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)的組成第1章嵌入式Linux系統(tǒng)概述

1.2嵌入式Linux技術(shù)嵌入式系統(tǒng)概述Linux是一種類Unix操作系統(tǒng)，是一個(gè)基于POSIX和Unix的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)，支持32位和64位硬件，Linux繼承了Unix以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一種性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。特點(diǎn)如下：1.2.1Linux簡介（1）Linux由眾多微內(nèi)核組成，其源代碼完全開源；（2）Linux繼承了Unix的特性，具有非常強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，其支持所有的因特網(wǎng)協(xié)議，包括TCP/IPv4、TCP/IPv6和鏈路層拓?fù)涑绦虻?，且可以利用Unix的網(wǎng)絡(luò)特性開發(fā)出新的協(xié)議棧；（3）Linux系統(tǒng)工具鏈完整，簡單操作就可以配置出合適的開發(fā)環(huán)境，可以簡化開發(fā)過程，減少開發(fā)中仿真工具的障礙，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的移植性；嵌入式系統(tǒng)概述在Linux內(nèi)核的發(fā)展過程中，各種Linux發(fā)行版本推動了Linux的應(yīng)用，從而讓更多的人開始關(guān)注Linux。Linux的各個(gè)發(fā)行版本使用的是同一個(gè)Linux內(nèi)核，因此在內(nèi)核層不存在什么兼容性問題，每個(gè)版本有不一樣的感覺，只在發(fā)行版本的最外層才有所體現(xiàn)。幾款常用的Linux發(fā)行版本介紹如下：1.2.2Linux發(fā)行版（1）RedHatLinuxRedHat公司的產(chǎn)品主要包括RHEL（RedHatEnterpriseLinux）和CentOS（RHEL的社區(qū)克隆版本）、FedoraCore（由RedHat桌面版發(fā)展而來）。（2）UbuntuLinuxUbuntu基于DebianLinux發(fā)展而來，界面友好，容易上手，對硬件的支持非常全面，適合做桌面系統(tǒng)。（3）SuSELinuxSuSELinux以SlackwareLinux為基礎(chǔ)，1994年發(fā)行了第一版，2004年被Novell公司收購后，成立了OpenSUSE社區(qū)，推出了社區(qū)版本OpenSUSE。SuSELinux可以與Windows的交互，擁有界面友好的安裝過程、圖形管理工具。（4）GentooLinuxGentoo最初由DanielRobbins創(chuàng)建，首個(gè)穩(wěn)定版本發(fā)布于2002年。嵌入式系統(tǒng)概述利用Linux其自身的許多特點(diǎn)，把它應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)里，這是Linux做嵌入式的優(yōu)勢。（1）Linux開放源代碼，眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)者的強(qiáng)大技術(shù)支持；（2）Linux的內(nèi)核小、效率高，內(nèi)核的更新速度很快，linux是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核最小只有約134KB。（3）Linux免費(fèi)開源，在價(jià)格上極具競爭力。Linux還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，Linux適應(yīng)于多種CPU和多種硬件平臺，是一個(gè)跨平臺的系統(tǒng)，且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開發(fā)和使用都很容易。Linux對最常用的TCP/IP協(xié)議有最完備的支持。1.2.3嵌入式Linux技術(shù)嵌入式系統(tǒng)概述自從20世紀(jì)70年代微處理器誕生后，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)等融合在一起的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即嵌入式系統(tǒng)，已廣泛地應(yīng)用于家用電器、航空航天、工業(yè)、醫(yī)療、汽車、通信、信息技術(shù)等領(lǐng)域。各種各樣的嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品在應(yīng)用數(shù)量上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用計(jì)算機(jī)，從日常生活、生產(chǎn)到社會的各個(gè)角落，可以說嵌入式系統(tǒng)無處不在。與人們生活緊密相關(guān)的幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域列舉如下。1.2.4嵌入式技術(shù)的應(yīng)用（1）消費(fèi)類電子產(chǎn)品應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)在消費(fèi)類電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展最為迅速，而且在這個(gè)領(lǐng)域中的嵌入式微處理器的需求量也是最大的。由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成的消費(fèi)類電子產(chǎn)品已經(jīng)成為生活中必不可少的一部分，如智能冰箱、流媒體電視等信息家電產(chǎn)品，以及智能手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)、MP3、MP4等。（2）智能儀器儀表類應(yīng)用。這類產(chǎn)品可能離日常生活有點(diǎn)距離，但是對于開發(fā)人員來說，卻是實(shí)驗(yàn)室里的必備工具，如網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字示波器、熱成像儀等。通常這些嵌入式設(shè)備中都有一個(gè)應(yīng)用微處理器和一個(gè)運(yùn)算微處理器，可以完成數(shù)據(jù)采集、分析、存儲、打印、顯示等功能。（3）通信信息類產(chǎn)品應(yīng)用。這些產(chǎn)品多數(shù)應(yīng)用于通信機(jī)柜設(shè)備中，如路由器、交換機(jī)、家庭媒體網(wǎng)關(guān)等，在民用市場使用較多的莫過于路由器和交換機(jī)了?；诰W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)也非常多，目前市場發(fā)展較快的是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等在監(jiān)控領(lǐng)域中應(yīng)用的系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)概述1.2.4嵌入式技術(shù)的應(yīng)用（4）過程控制類應(yīng)用。過程控制類應(yīng)用主要是指在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括對生產(chǎn)過程中各種動作流程的控制，如流水線檢測、金屬加工控制、汽車電子等。汽車工業(yè)在中國已取得了飛速的發(fā)展，汽車電子也在這個(gè)大發(fā)展的背景下迅速成長?，F(xiàn)在，一輛汽車中往往包含有上百個(gè)嵌入式系統(tǒng)，它們通過總線相連，實(shí)現(xiàn)對汽車各部分的智能控制；車載多媒體系統(tǒng)、車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等，也都是典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。（5）航空航天類應(yīng)用。不僅在低端的民用產(chǎn)品中，在像航空航天這樣的高端應(yīng)用的中同樣需要大量的嵌入式系統(tǒng)，如火星探測器、火箭發(fā)射主控系統(tǒng)、衛(wèi)星信號測控系統(tǒng)、飛機(jī)的控制系統(tǒng)、探月機(jī)器人等。我國的探月工程中“嫦娥三號”的探月工程車就是最好的證明。（6）生物微電子類應(yīng)用。在指紋識別、生物傳感器數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用中也廣泛采用了嵌入式系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測已經(jīng)成為人類必須面對的問題，隨著技術(shù)的發(fā)展，將來的空氣中、河流中可以用大量的微生物傳感器實(shí)時(shí)地監(jiān)測環(huán)境狀況，而且還可以把這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳送到環(huán)境監(jiān)測中心，以監(jiān)測整個(gè)生活環(huán)境，避免發(fā)生更深層次的環(huán)境污染。這也許就是將來圍繞在人們生存環(huán)境周圍的一個(gè)無線環(huán)境監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)。嵌入式系統(tǒng)概述1.2.4嵌入式技術(shù)的應(yīng)用（7）嵌入式人工智能技術(shù)。深度學(xué)習(xí)功能已經(jīng)在許多嵌入式視覺應(yīng)用中得到應(yīng)用。所有這些應(yīng)用程序的共同點(diǎn)是它們通常會生成大量數(shù)據(jù)，并且經(jīng)常涉及非工業(yè)場景，例如自動駕駛。相關(guān)車輛已經(jīng)配備了許多傳感器和攝像頭，可以從當(dāng)前的交通狀況中收集數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。集成視覺軟件借助深度學(xué)習(xí)算法實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)流?；谏疃葘W(xué)習(xí)的嵌入式視覺技術(shù)也用于智能城市環(huán)境中。在城市某些基礎(chǔ)設(shè)施過程，如街道交通，照明和電力供應(yīng)，以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化，以便為居民提供特殊服務(wù)。最后用于智能家居應(yīng)用，例如，數(shù)字語音助手和機(jī)器人真空吸塵器。第2章音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例本章分析Linux技術(shù)在音頻分析系統(tǒng)中的應(yīng)用，共分2個(gè)模塊：1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動開發(fā)：先進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析，分析點(diǎn)陣屏和OLED的Linux驅(qū)動開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試。2.

音頻分析系統(tǒng)開發(fā)：分析音頻頻譜分析和功能開發(fā)，音頻處理功能開發(fā)和上位機(jī)控制應(yīng)用開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)音頻分析顯示。第2章音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1總體設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動開發(fā)音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例聲音頻譜分析是考慮人耳對不同頻率成分的聲音的感受的不同，進(jìn)而通過傅里葉變換等獲得其準(zhǔn)確頻譜特性的技術(shù)。聲壓頻譜分析是后續(xù)聲學(xué)分析的基礎(chǔ)，同時(shí)在聲學(xué)測量，噪聲污染，健康醫(yī)療，降噪減噪，故障診斷，國防建設(shè)等中都具有重要的應(yīng)用。本項(xiàng)目從理論分析到硬件及算法設(shè)計(jì)，分別介紹了基于嵌入式系統(tǒng)的音頻分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。提出了一套精度較高，運(yùn)算量較小，實(shí)時(shí)性較好，可操作性較強(qiáng)的聲學(xué)頻譜分析方案。本系統(tǒng)對基于嵌入式系統(tǒng)的聲壓頻率計(jì)權(quán)、頻譜分析進(jìn)行了簡單的分析，首先介紹了基于卷積的頻率計(jì)權(quán)實(shí)現(xiàn)及基于傅里葉變換、快速傅里葉變換的聲音頻譜分析方法。2.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)需求分析功能功能說明音頻采集功能通過邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)上的麥可風(fēng)實(shí)時(shí)采集音頻數(shù)據(jù)音頻頻譜分析功能對采集音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析頻譜實(shí)時(shí)動態(tài)顯示功能通過擴(kuò)展板的點(diǎn)陣屏與OLED屏動態(tài)顯示頻率變化Android應(yīng)用控制功能通過Android應(yīng)用程序?qū)ο到y(tǒng)功能進(jìn)行切換與硬件測試音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例音頻分析顯示系統(tǒng)，其硬件主要由邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)和Arm擴(kuò)展模塊構(gòu)成，通過邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)上的麥可風(fēng)實(shí)時(shí)采集音頻數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)分析處理后由Arm擴(kuò)展模塊顯示頻譜變化，Android手機(jī)可以對設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的功能切換與控制，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。2.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例音頻分析顯示系統(tǒng)，軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。2.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采用工業(yè)級鋁合金一體屏設(shè)計(jì)，AI嵌入式邊緣計(jì)算處理器RK3399，4G+16G內(nèi)存配置，10寸高清電容屏，運(yùn)行ubuntu、android多操作系統(tǒng)系統(tǒng)，如圖所示。2.1.2開發(fā)平臺音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)提供豐富的外設(shè)接口，易于功能擴(kuò)展，方便開發(fā)調(diào)試，如圖所示。2.1.2開發(fā)平臺智能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)啟動進(jìn)入U(xiǎn)buntu操作系統(tǒng)界面，如圖所示。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例本項(xiàng)目開發(fā)時(shí)需要連接ARM擴(kuò)展模塊，首先從ARM擴(kuò)展模塊上拆下STM32核心板，然后將ARM擴(kuò)展模塊與網(wǎng)關(guān)的EXT接口連接。連接完成的示意如圖所示。2.1.2開發(fā)平臺音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例擴(kuò)展板上的點(diǎn)陣屏需要HT16K33驅(qū)動芯片進(jìn)行控制驅(qū)動。HT16K33是一款存儲器映射和多功能LED控制驅(qū)動芯片。該芯片支持最大128點(diǎn)的顯示模式（16SEGs×8COMs）以及最大13×3的按鍵矩陣掃描電路。HT16K33的軟件配置特性使其適用于多種LED應(yīng)用，包括LED模塊和顯示子系統(tǒng)。HT16K33通過雙向I2C接口可與大多數(shù)微控制器進(jìn)行通信。2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏硬件原理音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例顯示存儲器–RAM結(jié)構(gòu)●16×8位靜態(tài)RAM用于存儲LED顯示數(shù)據(jù)。對RAM中的某一個(gè)位寫“1”則相對應(yīng)的LEDROW點(diǎn)亮，寫“0”則相對應(yīng)的LEDROW熄滅?！馬AM地址與行輸出一一對應(yīng)，一個(gè)RAM字中的每個(gè)位與縱列輸出一一對應(yīng)。RAM與LED的映射關(guān)系如表2.2所示。2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏硬件原理COMROW0~ROW7ROW8~ROW15COM000H01HCOM102H03HCOM204H05HCOM306H07HCOM408H09HCOM50AH0BHCOM60CH0DHCOM70EH0FHi2c數(shù)據(jù)字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0ROW7654321015141312111098音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例linux內(nèi)核和芯片提供商為I2C設(shè)備的驅(qū)動程序提供了I2C驅(qū)動的框架，以及框架底層與硬件相關(guān)的代碼的實(shí)現(xiàn)（完整流程圖請查看文檔）。剩下的就是針對掛載在I2C兩線上的I2C設(shè)備了device，而編寫的即具體設(shè)備驅(qū)動了，這里的設(shè)備就是硬件接口外掛載的設(shè)備，而非硬件接口本身（soc硬件接口本身的驅(qū)動可以理解為總線驅(qū)動）2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動程序音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例從i2c驅(qū)動架構(gòu)圖中可以看出，linux內(nèi)核對i2c架構(gòu)抽象了一個(gè)叫核心層core的中間件，它分離了設(shè)備驅(qū)動devicedriver和硬件控制的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，core層不但為上面的設(shè)備驅(qū)動提供封裝后的內(nèi)核注冊函數(shù)，而且還為小面的硬件事件提供注冊接口，core層起到了承上啟下的作用。開發(fā)I2C驅(qū)動時(shí)，有4個(gè)步驟，前2個(gè)步驟屬于I2C總線驅(qū)動，后面2個(gè)步驟屬于I2C設(shè)備驅(qū)動。過程如下：2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動程序（1）提供I2C適配器的硬件驅(qū)動，探測，初始化I2C適配器，驅(qū)動CPU控制的I2C適配器從硬件上產(chǎn)生。（2）提供I2C控制的algorithm,用具體適配器的xxx_xfer()函數(shù)填充i2c_algorithm的master_xfer指針，并把i2c_algorithm指針賦給i2c_adapter的algo指針。（3）實(shí)現(xiàn)I2C設(shè)備驅(qū)動中的i2c_driver接口，用具體yyy的yyy_probe()，yyy_remove()，yyy_suspend(),yyy_resume()函數(shù)指針和i2c_device_id設(shè)備ID表賦給i2c_driver的probe,remove,suspend,resume和id_table指針。（4）實(shí)現(xiàn)I2C設(shè)備所對應(yīng)類型的具體驅(qū)動，i2c_driver只是實(shí)現(xiàn)設(shè)備與總線的掛接。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例i2c設(shè)備注冊主要定義一些結(jié)構(gòu)體和使用一些API函數(shù)。1）在Linux驅(qū)動中I2C系統(tǒng)中主要包含以下幾個(gè)成員：2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動程序2）板級信息里應(yīng)該包含I2C的地址和設(shè)備名：示例：#defineDEVICE_NAME "ht16k33"#ifDEVICE_RS#defineDEV_I2C_BUS2#defineDEV_I2C_ADDRESS(0xE0>>1)structi2c_board_infoinfo;memset(&info,0,sizeof(structi2c_board_info));info.addr=DEV_I2C_ADDRESS;strcpy(info.type,DEVICE_NAME);音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例i2c設(shè)備注冊主要定義一些結(jié)構(gòu)體和使用一些API函數(shù)。3）i2c_get_adapter函數(shù)說明：獲取adapter總線上的相應(yīng)的I2C設(shè)備,參數(shù)是設(shè)備號，舉例如下：2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動程序#defineDEV_I2C_BUS2adapter=i2c_get_adapter(DEV_I2C_BUS);if(adapter==NULL){return-ENODEV;}i2c_get_adapt、r和i2c_new_device配合使用：adapter=i2c_get_adapter(DEV_I2C_BUS);if(adapter==NULL){return-ENODEV;}client=i2c_new_device(adapter,&info);i2c_put_adapter(adapter);if(client==NULL){return-ENODEV;}音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例i2c讀寫接口1）設(shè)備讀寫的實(shí)現(xiàn)設(shè)備讀寫分為兩類，一類是寫命令，一類是寫數(shù)據(jù)，都是通過i2c_master_send函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。2）i2c_master_send函數(shù)的使用2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動程序3）寫命令函數(shù)：其實(shí)也是調(diào)用i2c_master_send函數(shù)，比如下面的這個(gè)：i2c_master_send(new_client,write_data,2);//向new_client發(fā)送write_data內(nèi)數(shù)據(jù)先發(fā)命令，后數(shù)據(jù)，2表示發(fā)送的大小。staticintht16k33_write_command(charc){ returni2c_master_send(i2c_dev,&c,1);}

音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例4）寫數(shù)據(jù)函數(shù)：其實(shí)也是調(diào)用i2c_master_send函數(shù)，比如下面的這個(gè)：2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動程序staticintht16k33_write_cmd_data(charc,chard){ charv[]={c,d}; returni2c_master_send(i2c_dev,v,2);}staticintht16k33_flush(void){ intr; charbuf[17]; buf[0]=0; memcpy(buf+1,led_buf,16); r=i2c_master_send(i2c_dev,buf,17); printk(KERN_ERR"wr%d\n",r); returnr;}

（點(diǎn)陣驅(qū)動代碼詳細(xì)請查看文檔）音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例點(diǎn)陣屏驅(qū)動主要實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備的基本控制，具體的功能要由上層應(yīng)用調(diào)用驅(qū)動提供的接口對設(shè)備進(jìn)行控制。點(diǎn)陣屏應(yīng)用功能函數(shù)說明如表所示。2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux應(yīng)用程序函數(shù)名稱參數(shù)說明函數(shù)功能voidled8x8Init(void)無點(diǎn)陣屏初始化staticvoiddumRam(void)無點(diǎn)陣屏顯示Ram數(shù)組內(nèi)容voidled8x8Brightness(intb)b:亮度值點(diǎn)陣屏亮度控制voidled8x8Point(intx,inty,intst)x:行坐標(biāo)y:列坐標(biāo)點(diǎn)陣屏設(shè)置指定坐標(biāo)數(shù)據(jù)voidled8x8Draw(char*buf)buf:顯示緩沖區(qū)點(diǎn)陣屏Ram數(shù)組從緩沖區(qū)取值voidled8x8Clear(void)無點(diǎn)陣屏清屏voidled8x8Flush(void)無點(diǎn)陣屏刷新顯示內(nèi)容（led8x8.c程序源碼詳細(xì)請查看文檔）音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例點(diǎn)陣屏應(yīng)用功能，流程分析：1）led8x8Init()初始化點(diǎn)陣屏硬件；2）led8x8Face(i)設(shè)置要顯示的第i類笑臉坐標(biāo)數(shù)據(jù)3）led8x8Flush()點(diǎn)陣屏刷新顯示4）sleep(2)休眠2秒鐘5）i值在faces數(shù)組有效范圍內(nèi)加16）返回到2）步驟循環(huán)執(zhí)行2.1.3點(diǎn)陣屏Linux驅(qū)動開發(fā)

點(diǎn)陣屏Linux應(yīng)用程序（Led8x8Test.c源碼詳細(xì)請查看文檔）音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例1、基本結(jié)構(gòu)

OLED器件由基板、陰極、陽極、空穴注入層（HIL）、電子注入層（EIL）、空穴傳輸層（HTL）、電子傳輸層（ETL）、電子阻擋層（EBL）、空穴阻擋層（EBL）、發(fā)光層（EML）等部分構(gòu)成?；迨钦麄€(gè)器件的基礎(chǔ)，所有功能層都需要蒸鍍到器件的基板上；通常采用玻璃作為器件的基板。陽極與器件外加驅(qū)動電壓的正極相連，陽極中的空穴在外加驅(qū)動電壓的驅(qū)動下向器件中的發(fā)光層移動，陽極需要在器件工作時(shí)具有一定的透光性，使得器件內(nèi)部發(fā)出的光能夠被外界觀察到，陽極最常使用的材料是氧化銦錫ITO?？昭ㄗ⑷雽涌梢允箒碜躁枠O的空穴順利地注入空穴傳輸層；空穴傳輸層負(fù)責(zé)將空穴傳輸?shù)桨l(fā)光層；電子阻擋層會把來自陰極的電子阻擋在器件的發(fā)光層界面處，從而增大器件發(fā)光層界面處電子的濃度。2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED的基本結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例1、基本結(jié)構(gòu)OLED器件的結(jié)構(gòu)可分為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)。單層結(jié)構(gòu)只包含基板、陽極、陰極和發(fā)光層的結(jié)構(gòu)，由于OLED器件中的材料對電子和空穴有不同的傳輸能力，該結(jié)構(gòu)會使得電子和空穴在發(fā)光層界面處的濃度差別很大，導(dǎo)致OLED器件的發(fā)光效率較低。雙層結(jié)構(gòu)是指發(fā)光層除了具有電子和空穴先通過再結(jié)合形成激子然后通過激子退激發(fā)光的作用，還具有傳輸電子或傳輸空穴的作用。

三層結(jié)構(gòu)是指器件結(jié)構(gòu)中一般包含有陰極、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、陽極和基板的OLED器件；三層結(jié)構(gòu)的OLED器件具有更高的電子和空穴傳輸能力，發(fā)光效率也更高。多層結(jié)構(gòu)是指OLED器件除具了有三層結(jié)構(gòu)所具有的功能層，還具有電子注入層、空穴注入層、電子阻擋層和空穴阻擋層；由于更多功能層的加入，OLED器件的發(fā)光效率更高，但由于器件的厚度增加，需要更高的驅(qū)動電壓才能正常工作。2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED的基本結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例2.發(fā)光原理OLED是一種在外加驅(qū)動電壓下可主動發(fā)光的器件，無須背光源。OLED基本驅(qū)動原理：OLED器件中的電子和空穴在外加驅(qū)動電壓的驅(qū)動下，從器件的兩極向中間的發(fā)光層移動，到達(dá)發(fā)光層后，在庫侖力的作用下，電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合形成激子，激子的產(chǎn)生會活化發(fā)光層的有機(jī)材料，進(jìn)而使得有機(jī)分子最外層的電子突破最高占有分子軌道（HOMO）能級和最低未占有分子軌道（LUMO）能級之間的能級勢壘，從穩(wěn)定的基態(tài)躍遷到極不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的電子的狀態(tài)極不穩(wěn)定，會通過內(nèi)轉(zhuǎn)換回到LUMO能級。2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED的基本結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

OLED器件的驅(qū)動方式分為主動式驅(qū)動（有源驅(qū)動）和被動式驅(qū)動（無源驅(qū)動）。1.無源驅(qū)動無源驅(qū)動分為靜態(tài)驅(qū)動和動態(tài)驅(qū)動。（1）靜態(tài)驅(qū)動：在靜態(tài)驅(qū)動的OLED器件上，一般采用共陰極連接方式，有機(jī)電致發(fā)光像素的陰極是連在一起引出，陽極是分立引出。若要驅(qū)動器件發(fā)光，只要讓恒流源的電壓與陰極的電壓之差大于驅(qū)動電壓，正向?qū)ê髮l(fā)光；若要器件不發(fā)光，將陽極接在一個(gè)負(fù)電壓上，反向截止后不能發(fā)光。如果圖像變化比較多時(shí)，會出現(xiàn)交叉效應(yīng)，為了避免這種現(xiàn)象，需要采用交流的形式。靜態(tài)驅(qū)動一般用于段式顯示屏的驅(qū)動。（2）動態(tài)驅(qū)動：在動態(tài)驅(qū)動時(shí)，器件的兩個(gè)電極做成了矩陣結(jié)構(gòu)，水平一組顯示像素的相同性質(zhì)的電極共用，縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的電極共用。如果器件可分為N行和M列，行和列分別對應(yīng)發(fā)光像素的陰極和陽極。在實(shí)際驅(qū)動時(shí)，要逐行點(diǎn)亮或者要逐列點(diǎn)亮像素，一般采用逐行掃描的方式。2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED器件的驅(qū)動方式音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例2.有源驅(qū)動有源驅(qū)動的每個(gè)像素都配備了具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管（TFT），而且每個(gè)像素都配備了一個(gè)電荷存儲電容，外圍驅(qū)動電路和顯示陣列集成在同一玻璃基板上。由于LCD采用電壓驅(qū)動，OLED卻依賴電流驅(qū)動，因此與LCD相同的TFT結(jié)構(gòu)，無法用于OLED，需要能讓足夠電流通過導(dǎo)通阻抗較小的小型驅(qū)動TFT。有源驅(qū)動屬于靜態(tài)驅(qū)動，可進(jìn)行100%的負(fù)載驅(qū)動，且不受掃描電極數(shù)的限制，可以獨(dú)立地對每個(gè)像素進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié)。有源驅(qū)動無占空比問題，易于實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率，由于有源驅(qū)動可以對紅色像素和藍(lán)色像素獨(dú)立地進(jìn)行灰度調(diào)節(jié)，更有利于OLED彩色化實(shí)現(xiàn)。2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED器件的驅(qū)動方式音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

本項(xiàng)目采用了SSD1306OLED，是一個(gè)單片OLED/PLED驅(qū)動芯片，可以驅(qū)動有機(jī)/聚合發(fā)光二極管點(diǎn)陣圖形顯示系統(tǒng)，由128列和64行組成，該芯片專為共陰極OLED面板設(shè)計(jì)。SSD1306中嵌入了對比度控制器、顯示RAM和晶振，從而減少了外部器件和功耗，有256級亮度控制。

數(shù)據(jù)/命令的發(fā)送有三種接口可選擇：6800/8000、I2C或SPI，本節(jié)采用I2C接口，驅(qū)動指令如表所示。2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED硬件音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED硬件音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED硬件音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED硬件OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板，當(dāng)有電流通過時(shí)，這些有機(jī)材料就會發(fā)光，而且OLED顯示屏幕可視角度大，并且能夠節(jié)省電能，從2003年開始這種顯示設(shè)備在MP3播放器上得到了應(yīng)用。0.96寸OLED顯示屏接口定義如表所示。引

腳符

號引

腳符

號引

腳符

號1GND2C2P3C2N4C1P5C1N6VDDB7NC8VSS9VDD10BS011BS112BS213CS#14RES#15D/C#16R/W#17E/RD#18D019D120D221D322D423D524D625D726IREF27VCOMH28VCC29VLSS30GND音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED硬件OLED驅(qū)動方式：模塊的通信接口是通過BS0,BS1,BS2三個(gè)管腳來配置的。項(xiàng)目中使用i2c接口進(jìn)行開發(fā)，如表所示。通信方式BS0BS1BS2i2c0103線SPI1004線SPI0008-bit68XX并口0018-bit80XX并口011音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLED硬件OLED原理圖SCL，SDA對應(yīng)的是I2C總線2，OLED起始地址0x39。主要是通過SDA，SCL引腳進(jìn)行通信i2c通信，通過寫命令，寫數(shù)據(jù)對顯示器進(jìn)行控制，如圖所示。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLEDLinux驅(qū)動程序開發(fā)I2C驅(qū)動時(shí)，有4個(gè)步驟，前2個(gè)步驟屬于I2C總線驅(qū)動，后面2個(gè)步驟屬于I2C設(shè)備驅(qū)動。過程如下（具體步驟與LCD類似，請查看源文檔）：（1）提供I2C適配器的硬件驅(qū)動，探測，初始化I2C適配器，驅(qū)動CPU控制的I2C適配器從硬件上產(chǎn)生。（2）提供I2C控制的algorithm,

用具體適配器的xxx_xfer()函數(shù)填充i2c_algorithm的master_xfer指針，并把i2c_algorithm指針賦給i2c_adapter的algo指針。（3）實(shí)現(xiàn)I2C設(shè)備驅(qū)動中的i2c_driver接口，用具體yyy的yyy_probe()，yyy_remove()，yyy_suspend(),yyy_resume()函數(shù)指針和i2c_device_id設(shè)備ID表賦給i2c_driver的probe,remove,suspend,resume和id_table指針。（4）實(shí)現(xiàn)I2C設(shè)備所對應(yīng)類型的具體驅(qū)動，i2c_driver只是實(shí)現(xiàn)設(shè)備與總線的掛接。（OLED驅(qū)動源碼詳細(xì)請查看文檔）音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLEDLinux應(yīng)用程序OLED屏驅(qū)動主要實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備的基本控制，具體的功能要由上層應(yīng)用調(diào)用驅(qū)動提供的接口對設(shè)備進(jìn)行控制。OLED屏應(yīng)用功能函數(shù)說明如表所示。（oled源碼源碼詳細(xì)請查看文檔）函數(shù)名稱參數(shù)說明函數(shù)功能voidoledInit(void)無OLED屏初始化staticvoiddumRam(void)無OLED屏顯示Ram數(shù)組內(nèi)容voidoledPoint(intx,inty,intst)x:行坐標(biāo)y:列坐標(biāo)OLED屏設(shè)置指定坐標(biāo)數(shù)據(jù)voidoledDraw(char*buf)buf:顯示緩沖區(qū)OLED屏Ram數(shù)組從緩沖區(qū)取值voidoledClear(void)無OLED屏清屏voidoledFlush(void)無OLED屏刷新顯示內(nèi)容音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.4OLEDLinux驅(qū)動開發(fā)OLEDLinux應(yīng)用程序oled應(yīng)用功能，流程分析：1）oledInit()初始化點(diǎn)陣屏硬件；2）fontShow16(16,8,"Welcome!",oledPoint)設(shè)置要顯示的坐標(biāo)與字符數(shù)據(jù)3）oledFlush()刷新顯示（oled源碼源碼詳細(xì)請查看文檔）#include<unistd.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>#include"oled.h"#include"utils.h"#include"font.h"intmain(intargc,char*argv[]){ oledInit(); fontShow16(16,8,"Welcome!",oledPoint); oledFlush(); return0;}音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.5開發(fā)實(shí)踐：顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試1、ARM擴(kuò)展模塊硬件連接從ARM擴(kuò)展模塊上拆下STM32核心板，然后將ARM擴(kuò)展模塊與網(wǎng)關(guān)連接，如圖2.4所示，框線內(nèi)為網(wǎng)關(guān)的ARM擴(kuò)展模塊接口（EXT）。使用交叉網(wǎng)線連接邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)（LAN口）和PC,使網(wǎng)關(guān)、PC、虛擬機(jī)處于統(tǒng)一網(wǎng)段。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.5開發(fā)實(shí)踐：顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試2、點(diǎn)陣屏驅(qū)動開發(fā)1）硬件原理圖音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.5開發(fā)實(shí)踐：顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試2、點(diǎn)陣屏驅(qū)動開發(fā)2）硬件說明：點(diǎn)陣屏通過HTML6K33芯片進(jìn)行驅(qū)動，使用i2c接口。3）首先建立交叉編譯開發(fā)環(huán)境，內(nèi)核必須是被編譯過的，如果已經(jīng)建立好了，就不需要再建立了。然后將“FFTDriver”目錄下的ht16k33Driver文件夾拷貝到Linux開發(fā)主機(jī)中當(dāng)前用戶文件夾。4）打開終端，進(jìn)行驅(qū)動源碼目錄，輸入make命令，進(jìn)行編譯（Makefile文件中kernel源碼目錄要確認(rèn)無誤，否則會編譯報(bào)錯(cuò)）。編譯完成后會生成ht16k33.ko文件。5）通過Moba軟件將成生的驅(qū)動程序ht16k33.ko文件復(fù)制到邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。通過sudoinsmodht16k33.ko加載驅(qū)動。test@rk3399:~$lsht16k33.koht16k33.kotest@rk3399:~$sudoinsmodht16k33.ko6）如果驅(qū)動加載成功，可以在/sys目錄查看驅(qū)動信息。test@rk3399:~$ls/sys/bus/i2c/devices/i2c-2/2-0070/brightnessbufferdrivermodaliasnamepowersubsystemueventtest@rk3399:~$cat/sys/bus/i2c/devices/i2c-2/2-0070/modaliasi2c:ht16k33音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.5開發(fā)實(shí)踐：顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試3、點(diǎn)陣屏應(yīng)用開發(fā)與測試1）通過Moba軟件將“FFTDriver”目錄下的ht16k33App文件夾復(fù)制到邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。2）在應(yīng)用程序源碼目錄進(jìn)行編譯，編譯成功生成測試程序。test@rk3399:~/work/led8x8$lsled8x8.cled8x8.hled8x8Test.cutils.cutils.htest@rk3399:~/work/led8x8$gccled8x8.cutils.cled8x8Test.c-oled8x8Testtest@rk3399:~/work/led8x8$sudo./led8x8Test音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.5開發(fā)實(shí)踐：顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試3、點(diǎn)陣屏應(yīng)用開發(fā)與測試1）通過Moba軟件將“FFTDriver”目錄下的ht16k33App文件夾復(fù)制到邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。2）在應(yīng)用程序源碼目錄進(jìn)行編譯，編譯成功生成測試程序。（運(yùn)行效果如下圖）test@rk3399:~/work/led8x8$lsled8x8.cled8x8.hled8x8Test.cutils.cutils.htest@rk3399:~/work/led8x8$gccled8x8.cutils.cled8x8Test.c-oled8x8Testtest@rk3399:~/work/led8x8$sudo./led8x8Test音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.5開發(fā)實(shí)踐：顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試5、OLED應(yīng)用開發(fā)與測試1）通過Moba軟件將“FFTDriver”目錄下的ssd1316App文件夾復(fù)制到邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。2）在應(yīng)用程序源碼目錄通過gccfont.cutils.coled.coledTest.c-ooledTest命令進(jìn)行編譯，編譯成功會生成led8x8Test測試程序。輸入命令sudo./oledTest運(yùn)行測試。（運(yùn)行效果如下圖）test@rk3399:~/work/oled-test$lsfont.cfont.holed.coled.holedTest.cutils.cutils.htest@rk3399:~/work/oled-test$gccfont.cutils.coled.coledTest.c-ooledTesttest@rk3399:~/work/oled-test$sudo./oledTest音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.6小結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)了音頻分析顯示系統(tǒng)的總體硬件架構(gòu)與軟件架構(gòu)。學(xué)習(xí)了項(xiàng)目使用的智能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，擴(kuò)展硬件模塊。學(xué)習(xí)了項(xiàng)目中點(diǎn)陣屏與OLED屏的硬件原理、驅(qū)動程序開發(fā)、應(yīng)用程序開發(fā)與測試。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.1.7思考與拓展1、點(diǎn)陣屏如何使用HT16K33芯片進(jìn)行驅(qū)動？2、嘗試使用OLED屏實(shí)現(xiàn)右進(jìn)左出滾動顯示字符串功能？第2章音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.2 音頻分析系統(tǒng)開發(fā)音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例時(shí)域描述數(shù)學(xué)函數(shù)或物理信號對時(shí)間的關(guān)系，例如一個(gè)信號的時(shí)域波形可以表達(dá)信號隨著時(shí)間的變化，是真實(shí)世界，是惟一實(shí)際存在的域。頻域是描述信號在頻率方面特性時(shí)用到的一種坐標(biāo)系。波從時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換可以通過傅里葉變換實(shí)現(xiàn)。傅里葉級數(shù)的本質(zhì)是將一個(gè)周期的信號分解成無限多分開的（離散的）正弦波，這種變換是通過一組特殊的正交基來實(shí)現(xiàn)。一段波形圖可以分解成不同頻率的波形圖，也就是由時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換原理如圖所示。2.2.1頻譜分析顯示功能開發(fā)

音頻頻譜分析原理音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例音頻分析顯示系統(tǒng)的主程序的功能是通過多線程實(shí)現(xiàn)，這樣每個(gè)線程可以獨(dú)立的處理自己功能，如圖所示。2.2.1頻譜分析顯示功能開發(fā)

軟件功能設(shè)計(jì)（程序源碼詳細(xì)請查看文檔）音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例ALSA是AdvancedLinuxSoundArchitecture，高級Linux聲音架構(gòu)的簡稱,它在Linux操作系統(tǒng)上提供了音頻和MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface，音樂設(shè)備數(shù)字化接口）的支持。ALSA的主要特性包括：高效地支持從消費(fèi)類入門級聲卡到專業(yè)級音頻設(shè)備所有類型的音頻接口，完全模塊化的設(shè)計(jì)，支持對稱多處理（SMP）和線程安全，對OSS的向后兼容，以及提供了用戶空間的alsa-lib庫來簡化應(yīng)用程序的開發(fā)。ALSA是kernel中的一個(gè)聲音驅(qū)動程序，它包括ALSA核心和其他聲卡的驅(qū)動。alsa-utils是ALSA的一個(gè)工具包,里面包含有聲卡測試和音頻編輯的工具。arecord,aplay是命令行的ALSA聲卡驅(qū)動的錄音和播放工具。arecord是命令行ALSA聲卡驅(qū)動的錄音程序，支持多種文件格式和多個(gè)聲卡。aplay是命令行播放工具,支持多種文件格式。2.2.2音頻處理功能開發(fā)Linux聲卡驅(qū)動與調(diào)試方法arecord[flags][filename]aplay[flags][filename[filename]]...音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例通過運(yùn)行arecord命令錄音時(shí)，錄音數(shù)據(jù)可以輸出到文件，本項(xiàng)目主要功能是對錄制的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果數(shù)據(jù)保存文件再從文件讀取效率很低，這樣采用直接通過本機(jī)回環(huán)網(wǎng)絡(luò)通信的機(jī)制高效讀取數(shù)據(jù)，通過udpfw程序進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)輸出udpfw.c程序錄音線程程序源碼：2.2.2音頻處理功能開發(fā)

音頻數(shù)據(jù)處理功能分析//arecord命令錄音,通過udpfw程序進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)輸出void*threadRecoder(void*arg){ intpid; charcmd[64]; snprintf(cmd,64,"arecord-r%d-fU8-traw|./udpfw&",SAMPLE); system(cmd);}（完整源碼詳細(xì)請查看文檔）

音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序分析音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，通信協(xié)議設(shè)計(jì)如表所示。2.2.3上位機(jī)控制應(yīng)用開發(fā)

通信協(xié)議設(shè)計(jì)0x5A命令cmd參數(shù)param0xA51個(gè)字節(jié)1個(gè)字節(jié)0-n個(gè)字節(jié)1個(gè)字節(jié)收發(fā)方向命令參數(shù)說明上位機(jī)

設(shè)備1無設(shè)備發(fā)現(xiàn)命令2kv按鍵模擬指令，kv取值1，23x切換到相應(yīng)的功能，x取值0，1,24yled8x8涂鴉功能y對應(yīng)led8x8緩存設(shè)備

上位機(jī)0x81v1,v2設(shè)備發(fā)現(xiàn)命令響應(yīng),v1設(shè)備硬件版本版本，v2設(shè)備軟件版本音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例網(wǎng)絡(luò)通信處理線程主要實(shí)現(xiàn)的功能是同Android應(yīng)用程序進(jìn)行通信，收發(fā)處理通信命令，程序源碼如下：2.2.3上位機(jī)控制應(yīng)用開發(fā)

網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)staticvoid*threadUdp(void*arg){ int*parg=arg; structsockaddr_inserver_addr; structsockaddr_inclient_addr; intclient_len; charrcv_buff[1024]; charsend_buff[1024]; intrcv_num; intsock_fd;

if((sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0){perror("socketcreateerror\n");exit(1);}memset(&server_addr,0,sizeof(structsockaddr_in));

server_addr.sin_family=AF_INET;server_addr.sin_port=htons(27351);server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);client_len=sizeof(structsockaddr_in);if(bind(sock_fd,(structsockaddr*)&server_addr,sizeof(structsockaddr_in))<0){perror("binderror.\n");exit(1);}

（完整源碼詳細(xì)請查看文檔）音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例Android應(yīng)用程序主要是提供一個(gè)操作界面，通過Android的網(wǎng)絡(luò)功能查找局域網(wǎng)中運(yùn)行音頻分析系統(tǒng)應(yīng)用的智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，搜索到設(shè)備后顯示IP地址，用戶點(diǎn)擊IP址址進(jìn)入音頻分析設(shè)備控制界面。AndroidStudio開發(fā)環(huán)境中看到的本項(xiàng)目的工程目錄如圖所示。2.2.3上位機(jī)控制應(yīng)用開發(fā)Android應(yīng)用開發(fā)（完整源碼詳細(xì)請查看文檔）音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例音頻分析設(shè)備控制界面主要有兩大功能，一個(gè)是頻譜分析顯示，一個(gè)是設(shè)備測試功能。點(diǎn)擊界面上的“功能”按鈕可以在頻譜與測試功能間切換。1）在頻譜功能下，點(diǎn)擊“樣式”可以切換線條、雪花、塊狀不同的顯示樣式。2）進(jìn)入測試功能時(shí)，OLED屏幕會顯示當(dāng)前軟件版本號，單擊軟件界面上的8x8模擬點(diǎn)陣屏中的某個(gè)小點(diǎn)，擴(kuò)展板點(diǎn)陣屏可以同步操作。2.2.3上位機(jī)控制應(yīng)用開發(fā)Android應(yīng)用開發(fā)（完整源碼詳細(xì)請查看文檔）包名（類名）說明com.zonesion.udp.demo應(yīng)用包DeviceActivity.java主界面類MainActivity.java創(chuàng)建Socket,向服務(wù)端發(fā)送請求音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例1、ARM擴(kuò)展模塊硬件連接2.2.4開發(fā)實(shí)踐：音頻分析顯示2、聲卡驅(qū)動與測試網(wǎng)關(guān)驅(qū)動程序開發(fā)與測試需要ARM擴(kuò)展模塊，參考“1.1.5開發(fā)實(shí)踐：顯示模塊驅(qū)動開發(fā)與測試”。通過Moba應(yīng)用程序的SSH功能登錄邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，輸入錄音命令：arecord-r22000-fU8-trawtest.raw-r22000設(shè)置采樣率，-fU8設(shè)置格式，-traw文件類型，test.raw錄音文件名稱。打開邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的聲音設(shè)置，如果錄音程序啟動成功，在錄音選項(xiàng)可以看到錄音設(shè)備，對著邊緣網(wǎng)關(guān)大聲說話，可以看到采集的音量大小變化，如圖所示。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例3、音頻分析應(yīng)用程序測試2.2.4開發(fā)實(shí)踐：音頻分析顯示1）通過Moba軟件將“FFTDriver”目錄下的fft-test文件夾復(fù)制到邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。fft-test文件夾中是音頻分析應(yīng)用程序的全部源碼與編譯規(guī)則文件，如圖2.24所示。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例3、音頻分析應(yīng)用程序測試2.2.4開發(fā)實(shí)踐：音頻分析顯示2）在應(yīng)用程序源碼目錄通過make命令進(jìn)行編譯，make命令會使用當(dāng)前目錄下的Makefile文件中編譯規(guī)則對程序進(jìn)行編譯。test@rk3399:~/work/fft-test$makegcc-c-outils.outils.cgcc-c-ofont.ofont.cgcc-c-offt.offt.cgcc-c-oled8x8.oled8x8.cgcc-c-ooled.ooled.cgcc-c-oaudioTest.oaudioTest.cgccutils.ofont.offt.oled8x8.ooled.oaudioTest.o-lm-lpthread-offtAppgcc-c-oudpfw.oudpfw.cgcc-oudpfwudpfw.o音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例3、音頻分析應(yīng)用程序測試2.2.4開發(fā)實(shí)踐：音頻分析顯示3）因?yàn)槌绦蛑幸{(diào)用錄音功能，在SSH遠(yuǎn)程登錄中運(yùn)行會有權(quán)限問題，需要直接在網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行或通過Moba軟件的VNC遠(yuǎn)程桌面中去運(yùn)行。在遠(yuǎn)程桌面的終端中輸入命令sudo./fftApp運(yùn)行測試，如圖所示。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例3、音頻分析應(yīng)用程序測試2.2.4開發(fā)實(shí)踐：音頻分析顯示4）Android應(yīng)用測試。在Android終端（手機(jī)與平板）上安裝“FFTDriver”目錄下的demo.apk應(yīng)用程序。邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)與Android終端接入同一個(gè)局域網(wǎng)中，打開Android終端中應(yīng)用程序，會搜索當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，顯示其IP地址與軟硬件版本號，點(diǎn)擊IP址進(jìn)入網(wǎng)關(guān)設(shè)備控制界面，如圖所示。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例3、音頻分析應(yīng)用程序測試2.2.4開發(fā)實(shí)踐：音頻分析顯示4）Android應(yīng)用測試。點(diǎn)擊“功能”按鈕可以在頻譜與測試功能間切換，進(jìn)入“測試”功能時(shí)，OLED屏幕會顯示當(dāng)前軟件版本號，單擊軟件界面上的8x8模擬點(diǎn)陣屏中的某個(gè)小點(diǎn)，擴(kuò)展板點(diǎn)陣屏可以同步操作，如圖所示。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.2.5小結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)了項(xiàng)目中的核心功能音頻頻譜分析的原理，對智能網(wǎng)關(guān)運(yùn)行的主程序多線程的功能模塊分別進(jìn)行介紹與代碼分析。學(xué)習(xí)了對智能網(wǎng)關(guān)與Android設(shè)備間的通信協(xié)議設(shè)計(jì)進(jìn)行分析講解。分析了網(wǎng)關(guān)上網(wǎng)絡(luò)通信處理線程，介紹了Android應(yīng)用的程序功能與結(jié)果，通過開發(fā)實(shí)踐完成整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行與測試。音頻分析系統(tǒng)Linux開發(fā)案例

2.2.6思考與拓展1、項(xiàng)目中通過arecord命令進(jìn)行音頻錄制后，為什么要把音頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)？2、Android應(yīng)用程序是通過什么機(jī)制查找智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備？第3章城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例本章分析Linux技術(shù)在城市環(huán)境采集中的應(yīng)用，共分2個(gè)模塊：1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動開發(fā)：先進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析，嵌入式Web服務(wù)器應(yīng)用、Boa服務(wù)器移植、CGI開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)器應(yīng)用開發(fā)。2.城市揚(yáng)塵監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)：軟件界面框架分析、TVOCLinux驅(qū)動開發(fā)、LEDLinux驅(qū)動開發(fā)、PWMLinux驅(qū)動開發(fā)、揚(yáng)塵檢測功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵檢測系統(tǒng)。第3章城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例

3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動開發(fā)城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例嵌入式Web服務(wù)器，是基于嵌入式系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的Web服務(wù)器。很好理解，拆分成兩個(gè)部分，Web服務(wù)器+嵌入式。Web服務(wù)器，即通常所說的網(wǎng)頁服務(wù)器。用IE等瀏覽器訪問時(shí)，網(wǎng)頁內(nèi)容儲存的地方就叫做Web服務(wù)器。大型的網(wǎng)站等，對服務(wù)器的硬件要求比較高，可以支持成千上萬個(gè)客戶端同時(shí)訪問，而且速度要快。嵌入式Web服務(wù)器，是Web服務(wù)器當(dāng)中的一種。在嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的一個(gè)Web服務(wù)器，可以通過瀏覽器等去訪問，對硬件要求稍微低一點(diǎn)。舉個(gè)簡單的例子，用的路由器，就是一個(gè)典型的嵌入式Web服務(wù)器，通過等可以直接訪問。本項(xiàng)目是嵌入式Linux中使用Web服務(wù)器的應(yīng)用示例，利用嵌入式Linux和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)采集遠(yuǎn)程的設(shè)備數(shù)據(jù),通過互聯(lián)網(wǎng)達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的目的，功能需求分析如表所示。3.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)需求分析功能功能說明TVOC氣體傳感器采集功能通過Arm擴(kuò)展模塊的TVOC傳感器采集氣體數(shù)據(jù)揚(yáng)塵等級實(shí)時(shí)動態(tài)顯示功能通過擴(kuò)展板的點(diǎn)陣屏、OLED屏以及LED等動態(tài)顯示等級變化web應(yīng)用控制功能通過web應(yīng)用程序?qū)ο到y(tǒng)采集的氣體數(shù)據(jù)通過儀表盤、曲線圖以及地圖進(jìn)行顯示城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例城市環(huán)境采集系統(tǒng)，其硬件主要邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)、Arm擴(kuò)展模塊構(gòu)成。硬件結(jié)構(gòu)框圖如下：網(wǎng)關(guān)連接Arm擴(kuò)展模塊的TVOC傳感器實(shí)時(shí)采集氣體數(shù)據(jù)，PC端的WEB管理界面可實(shí)時(shí)查看傳感數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。3.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例城市環(huán)境采集系統(tǒng)，其軟件模塊主要由硬件驅(qū)動程序、Boa服務(wù)軟件、PC端Web管理軟件構(gòu)成，軟件總體結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。3.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例LighttpdLibHttpd是一個(gè)開源輕量級嵌入式Webserver，提供一個(gè)專門針對高性能網(wǎng)站，安全、快速、兼容性好并且靈活的webserver環(huán)境。lighttpd適合靜態(tài)資源類的服務(wù)，比如圖片、資源文件，同時(shí)也適合簡單的CGI（CommonGatewayInterface）公共網(wǎng)關(guān)接口應(yīng)用的場合。ShttpdShttpd，持CGI,SSL,cookie,MD5認(rèn)證，由于shttpd可以輕松嵌入其他程序里，因此shttpd是較為理想的webserver開發(fā)素材，開發(fā)人員可以基于shttpd開發(fā)出自己的webserver。ThttpdThttpd是一種開源Web服務(wù)器，簡單、小巧、易移植、快速和安全的HTTP服務(wù)器。對于并發(fā)請求不使用fork()來派生子進(jìn)程處理，而是采用多路復(fù)用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。BoaBoa服務(wù)器是一個(gè)小巧高效的Web服務(wù)器，支持CGI的、適合于嵌入式系統(tǒng)的單任務(wù)的http服務(wù)器，源代碼開放、性能高。作為一種單任務(wù)Web服務(wù)器，Boa只能依次完成用戶的請求，而不會fork出新的進(jìn)程來處理并發(fā)連接請求。但Boa支持CGI，能夠?yàn)镃GI程序fork出一個(gè)進(jìn)程來執(zhí)行。3.1.2嵌入式Web服務(wù)器應(yīng)用

常見嵌入式Web服務(wù)器城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例Mini_httpdMini_httpd是一個(gè)小型的HTTP服務(wù)器，開源，適合于中小訪問量的站點(diǎn)。AppwebAppweb是一個(gè)快速、低內(nèi)存使用量、標(biāo)準(zhǔn)庫、方便的服務(wù)器，最大特點(diǎn)就是功能多和高度的安全保障。GoAheadGoAhead是跨平臺的服務(wù)器軟件，可以穩(wěn)定地運(yùn)行在Windows，Linux和MacOSX操作系統(tǒng)之上。3.1.2嵌入式Web服務(wù)器應(yīng)用

常見嵌入式Web服務(wù)器城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例Boa是一種單任務(wù)的Web服務(wù)器，當(dāng)有連接請求到來時(shí)，它并不為每個(gè)連接單獨(dú)創(chuàng)建進(jìn)程，也不通過復(fù)制自身進(jìn)程來處理多連接，而是通過建立HTTP請求列表來處理多路HTTP連接請求，同時(shí)它只為CGI程序創(chuàng)建新進(jìn)程，因此，Boa具有很高的HTTP請求處理速度和效率。嵌入式Web服務(wù)器Boa和普通Web服務(wù)器一樣，能夠完成接收客戶端請求、分析請求、響應(yīng)請求、向客戶端返回請求結(jié)果等任務(wù)，它的工作過程主要包括：3.1.2嵌入式Web服務(wù)器應(yīng)用Boa服務(wù)器（1）完成Web服務(wù)器的初始化工作，如創(chuàng)建環(huán)境變量、創(chuàng)建TCP套接字、綁定端口、開始偵聽、進(jìn)入循環(huán)結(jié)構(gòu)，以及等待接收客戶瀏覽器的連接請求；（2）當(dāng)有客戶端連接請求時(shí)，Web服務(wù)器負(fù)責(zé)接收客戶端請求，并保存相關(guān)請求信息；（3）在接收到客戶端的連接請求之后，分析客戶端請求，解析出請求的方法、URL目標(biāo)、可選的查詢信息及表單信息，同時(shí)根據(jù)請求做出相應(yīng)的處理；（4）Web服務(wù)器完成相應(yīng)處理后，向客戶端瀏覽器發(fā)送響應(yīng)信息，關(guān)閉與客戶機(jī)的TCP連接。城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例（1）移植Boa服務(wù)器過程

解壓文件，并進(jìn)入./boa/src目錄

執(zhí)行./configure配置編譯環(huán)境

make編譯源代碼，修改錯(cuò)誤

創(chuàng)建boa安裝目錄/boa

修改defines.h文件中的SERVER_ROOT，使其指向改動后的配置文件路徑

復(fù)制必要的文件到安裝目錄

修改boa配置文件

實(shí)現(xiàn)HTML頁面文件（2）移植到嵌入式開發(fā)板

在源代碼編譯的時(shí)候，指定交叉編譯工具鏈

編譯目標(biāo)文件并復(fù)制到安裝目錄

將整個(gè)/boa目錄復(fù)制到nfs共享根目錄下面3.1.3Boa服務(wù)器移植Boa服務(wù)器移植（方法與流程、配置）城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例HTML源文件3.1.3Boa服務(wù)器移植Boa服務(wù)器測試<html><head><title>CGITEST</title></head><body><h1>TestPage<h1><h2>CGIC<h2></body></html>2）HTML對應(yīng)的CGI源文件intmain(intargc,char**argv){printf("Content-type:text/html\n\n");printf("<html>\n<head><title>CGITEST</title></head>\n<body>\n");printf("<h1>TestPage<h1>\n");printf("<h2>CGIC<h2>\n");printf("</body>\n</html>\n");return0;}可以打開瀏覽器在地址欄中輸入ip/cgi-bin/hello.cgi出現(xiàn)如圖所示，說明cgi功能可以使用。城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例3.1.3Boa服務(wù)器移植Boa服務(wù)器測試3）實(shí)現(xiàn)嵌入式web遠(yuǎn)程控制功能點(diǎn)擊hello~之后服務(wù)器跳轉(zhuǎn)，頁面顯示的內(nèi)容如圖所示。（詳細(xì)源碼詳細(xì)請查看文檔）城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例服務(wù)器端與客戶端進(jìn)行交互的常見方式多，CGI是其中之一。CGI是外部擴(kuò)展應(yīng)用程序與Web服務(wù)器交互的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。根據(jù)CGI標(biāo)準(zhǔn)，編寫外部擴(kuò)展應(yīng)用程序，可以對客戶端瀏覽器輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成客戶端與服務(wù)器的交互操作。CGI規(guī)范定義了Web服務(wù)器如何向擴(kuò)展應(yīng)用程序發(fā)送消息，在收到擴(kuò)展應(yīng)用程序的信息后又如何進(jìn)行處理等內(nèi)容。對于許多靜態(tài)的HTML網(wǎng)頁無法實(shí)現(xiàn)的功能，通過CGI可以實(shí)現(xiàn)表單的處理、對數(shù)據(jù)庫的訪問、搜索引擎、基于Web的數(shù)據(jù)庫訪問等等。3.1.4CGI開發(fā)技術(shù)CGI簡介城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例1）CGI接口CGI程序可以用任何程序設(shè)計(jì)語言編寫，如Shell腳本語言、C語言等。CGI接口標(biāo)準(zhǔn)包括標(biāo)準(zhǔn)輸入、環(huán)境變量、標(biāo)準(zhǔn)輸出三部分。1.標(biāo)準(zhǔn)輸入CGI程序像其他可執(zhí)行程序一樣,可通過標(biāo)準(zhǔn)輸入從Web服務(wù)器得到輸入信息,如Form中的數(shù)據(jù),這是向CGI程序傳遞數(shù)據(jù)的POST方法。在操作系統(tǒng)命令行狀態(tài)可執(zhí)行CGI程序，對CGI程序進(jìn)行調(diào)試。2.環(huán)境變量Web服務(wù)器和CGI接口另外設(shè)置了一些環(huán)境變量，用來向CGI程序傳遞一些重要的參數(shù)。CGI的GET方法還通過環(huán)境變量QUERY-STRING向CGI程序傳遞Form中的數(shù)據(jù)。3.標(biāo)準(zhǔn)輸出CGI程序通過標(biāo)準(zhǔn)輸出將輸出信息傳送給Web服務(wù)器，傳送給Web服務(wù)器的信息可以用各種格式，以在命令行狀態(tài)調(diào)試CGI程序。3.1.4CGI開發(fā)技術(shù)CGI工作原理城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例2）CGI程序?qū)嵗?.1.4CGI開發(fā)技術(shù)CGI工作原理intmain(){intn,len=0;printf("Welcomebackhome/plain\n\n");if(getenv("Welcomebackhome"))n=atoi(getenv("CONTENT-LENGTH"));printf(“Welcomebackhome=%d\n”,n);for(n=0;n<len;n++)printf("CONTENT=%c",getchar());return0;}CGI程序的工作過程總結(jié)如下

1.求出環(huán)境變量長度;

2.循環(huán)使用getchar()或者其他文件讀函數(shù)得到所有的輸入;

3.將輸出信息的格式告訴Web服務(wù)器;

4.通過使用printf()或其他的文件寫函數(shù)，將輸出傳送給Web服務(wù)器。

CGI程序從Web服務(wù)器得到輸入信息，進(jìn)行處理，然后將輸出結(jié)果再送回給Web服務(wù)器。城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例用戶通過網(wǎng)頁客戶端（瀏覽器）實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器端（嵌入式系統(tǒng)）的查詢訪問和下發(fā)數(shù)據(jù)命令，如圖所示。3.1.5開發(fā)實(shí)踐：嵌入式Web服務(wù)器應(yīng)用Boa開發(fā)框架與移植GW3399開發(fā)板CGIBOA服務(wù)器Web網(wǎng)頁客戶端數(shù)據(jù)顯示圖像顯示套接字虛擬文件SOCKET-likeGET方法POST方法每個(gè)網(wǎng)頁上的不同模塊對應(yīng)不同的CGI基于客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算模型協(xié)議HTTP超文本傳輸協(xié)議傳輸單元：Web網(wǎng)頁城市環(huán)境采集Linux開發(fā)案例

Boa服務(wù)器的源代碼修改與編譯步驟如下：1）將boa文件通過共享文件夾拷貝到PC虛擬機(jī)的/home/目錄；2）然后在/home/boa目錄下面輸入命令進(jìn)行解壓；3）輸入命令配置boa生成Makefile；4）建立交叉編譯開發(fā)環(huán)境，設(shè)置環(huán)境變量5）返回開發(fā)目錄/home/boa/boa-0.94.13，修改CC和GCC對應(yīng)的選項(xiàng)6）修改文件boa/boa-0.94.13/src中compat.h、boa.c和log.c；7）修改完源代碼文件后輸入命令開始編譯源代碼8）通過編譯信息修改錯(cuò)誤；3.1.5開發(fā)實(shí)踐：嵌入式Web服務(wù)器應(yīng)用Boa開發(fā)框架與移植城