物联网综合实训专用周实训手册

实训一：WIFI驱动加载及应用教学目的掌握LINUX系统用户、任务、设备管理、系统环境设置及相关命令的使用；掌握LINUX系统交叉编译化境设置；掌握LINUX系统下设备驱动的移植；掌握QTCreator开发环境设置；掌握QT应用项目创建、界面制作、编程调试掌握ARMQT应用程序运行环境设置：教学内容LINUX系统用户、任务、设备管理、系统环境设置及相关命令的使用：LINUX系统交叉编译化境设置；LINUX系统下设备驱动的移植；QTCreator开发环境设置：ARMQT应用程序运行环境设置：WIFI驱动的交叉编译及移植；WIFIQT应用的开发及移植：实训准备材料USB转串II线USB无线网卡(TP-LINKTL-WN322G+)及源码包RT2870STA.dat,H5370sta.ko(无线网卡ARM驱动文件)QT4.7aim-lmux-gcc4.4.3wenquanyisetqt4env实训内容使用QT开发一个应用，能实现对给定USB无线网卡驱动的加载，并与指定的无线AP组网，组网效果采用ping命令进行测试，ping方节点IP地址时能正常返回信息说明组网成功，完成实训一。LINUX卜基本的加载过程insmod驱动的位置(/etc/Wireless/RT.../*.ko)*.dat-->生成设备名raOiwlistraOscan-今当前无线接入点有那些ESSID(,,tc2O3,,>iwconfigiaOessid"tc203”iwconfigraOkeys:iwconfigraOkeyopenifconfigraO192.168.0.XXQT应用开发(PC)QTCreator,开发环境功能调试环境:gcc+qmake(qmake4.8.3),负责语法及功能调试交叉编译环境：arm-lmux-gcc4.4.3,arm-qmake(qmake4.7.3)421交叉编译环境设置解压arm-linux-gcc4.43.tgz文件

root@unsp-virtual-machine：/home/zerg#tarvxzfarm-linux-gcc-4.5.l-v6-vfp-20101103・tgz・C/opt.设置系统全局环境PATH变量root@unsp-virtual-machine：/home/zerg#gedit/etc/profileg*M9/ftc/pr«uu；sde.讦oUle“leforftxmesfteH<3ti<li,ardtonreiheUsCteshin.IsftOI....Iif(-d女MSflled).tE<or1le/«tc/pr©fi!•-«/•&“I-rtl|ith«*»・$1ndemUMCIn”(51.I;tJWtiif[1;tlwnifIfzcurtekk.Mshrc)；ibtft./et</bash.u&>rcn”I."u・5I；Zelwms•「R'tPATW-iFATM./oft/rrlerdly•»</.5.lA»n■momMVW，|IAISEycU8m<•■枷■go■momMVW，|IAISEycU8m<•■枷■go».>wnMFIZJCBUQTWIFI运用开发MFIZJCBU界面，界面制作整体为tab控件（容器），左右为frame控件（容器），在frame控件中添加标签、文本、按钮控件，采用这种形式外观整洁，便于排版。▼Sframe_3OOi]horizontalLayout^SconnectToApipDisplaylabel_SIJUUhorizontalLayout_4ipAddrlabel_4IJUljhorizontalbayouC_3keylabel_3IJUUhorizontalLayoutlabelloadlDriveloadDrivepushButtonUMhorizontalLayout_8wifiPingwifiTest11*1•iI-7代码4.4组网测试在实训室架设一个AP（无线接入点），ESSID为“tc203”，IP地址为“192.168.0.1”,无密码，学生对其WIFI进行测试时加入该AP组成网络，IP地址设置为“192.168.0.XX”形式，子网掩码为“255.255.255.0”,在控制台输入ping命令进行测试,"ping192.168.0.1气4.5QT应用运行(ARM)QT4.79/opt/运行环境，程序应用需要很多的库文件/opt/Qt4.7/Hbsetqt4eiw~>/bin环境的设置脚本，每次须首先运行该文件.setqt4env支撑中文-^wenquanyi/opt'Qt4.7/lib/fonts/(U盘拷贝)RT2870STA.dat,rt5370sta.ko^/etc/Wireless/RT2870STA(U盘拷贝)程序运行今qws程序名-qws&4.6代码示例voidMainWindow::on_loadDrivepusliButton_clicked(){QStriiigcmd=ui->loadDrive->textQ;shell=newQProcess();qDebugQ«cmd://shell->setProcessChaimelMode(QPiocess::MergedChaiinels);shell->start(cmd);comiect(shelLSIGNAL(readyRead())Jliis,SLOT(ieadProcessOut()));if(?shell->waitForStarted()){qDebugO«nProcessstartfailed!M;}if(?shell->waitForFHiished()){qDebugO«nProcesscannotfinish!”；}shell->close();实训二：串II操作教学目的掌握LINUX系统用户、任务、设备管理、系统环境设置及相关命令的使用；掌握LINUX系统交叉编译化境设置；掌握LINUX系统下串口的操作所需的头文件及函数：掌握QT应用项目创建、界面制作、编程调试掌握QTCreator开发环境设置；掌握ARMQT应用程序运行环境设置：教学内容LINUX系统用户、任务、设备管理、系统环境设置及相关命令的使用；LINUX系统交叉编译化境设置；LINUX系统下串II的操作所需的头文件及函数；QTCreator开发环境设置：ARMQT应用程序运行环境设置：LINUX系统下串II的初始化、参数设置：LINUX系统下串口的读写操作；实训准备材料USB转串II线串II线（两头都为公II）QT4.7aim-lmux-gcc4.4.3wenquanyisetqt4env实训内容使用QT开发一个应用，实现串II的通信，通信双方采用串II线相连，发送方把信息写入（英文、数字）串II,接受方可通过串II线读取信息并显示，收发双方在实训台上实现上述功能即完成实训二。串II:写信息读串II:获得对方发送信息5.1QT实现串口通信QT实现串II通信,QT没有关于串II操作类，它通过调用C函数实现，所需的头文件如^include<stdio.h>^include<uiiistd.h>//open(),close。,write。,readQ^include<teniiios.li>//$I】属性设置QT对于文件类的读写事件驱动操作通过QsocketNoti如类实现，需包含如下头文件。^include<QSocketNotifier>在嵌入式Lmux中，串「I是一个字设备，每次读写一个字节，访问具体的串行端「I的编程与读/写文件的操作类似，只需打开相应的设备文件即可操作。串11编程特殊在于串11通信时相关参数与属性的设置。嵌入式Lmux的串「I编程时应注意，若在根文件中没有串II设备文件，应使用nikiiod命令创建，这这里假设串II设备是/dev/ttySO,介绍一下串II的编程过程。nikiiod/dev/ttySOc464nikiiod/dev/ttySOc1880、打开串口打开串II设备文件的操作与普通文件的操作类似，都采用标准的I/O操作函数open()oIiitfd=open(”/dev/ttyUSB0",O_RDWR|O_NDELAY|O_NOCTTY);open()函数有两个参数，第一个参数是要打开的文件名(此处为串II设备文件/dev/ttySO);第二个参数设置打开的方式，O_RDWR表示打开的文件可读/写，O.NDELAY表示以非阻塞方式打开，O_NOCTTY表示若打开的文件为终端设备，则不会将终端作为进程控制终端。、设置串口属性串II通信时的属性设置是串II编程的关键问题，许多串II通信时的错误都与串II的设置相关，所以编程时应特别注意这些设置，最常见的设置包括波特率、奇偶校验和停止位以及流控制等。在Lmux中，串II被作为终端IO,它的参数设置需要使用stnictteniiios结构体，这个结构体在teniuo.li文件中定义，旦应在程序中包含这个头文件。typedefunsignedcharcc_t;typedefunsignednitspeed_t;typedefunsignedinttcflag_t;stmcttenniosftcflag_tc_iflag;/*输入模式标志*/tcflag_tc_oflag;/*输出模式标志*/tcflag_tc_cflag;/*控制模式标志*/tcflag_tc_lflag;/*本地模式标志*/tcflag_tcjine;/*行规程类型，一般应用程序不使用*/cc_tc_cc[NCC];/*控制字符*/speed_tc_ispeed;/*输入数据波特率*/speed_tc_ospeed;/*输出数据波特率*/｝；串II的设置主要是设置这个结构体的各成员值，然后利用该结构体将参数传给硬件驱动程序。在Linux中，串II以串行终端的方式进行处理，因而，可■以使用tcgetattrQ/tcsetatti()函数获取/设置串「I的参数。Iiittcgetatti(mtfd,stiucttermios*tennios_p);Iiittcsetatti(iiitfd,intoptional_actions,stmcttennios*ternuos_p);返回值成功0,失败-1；这两个参数都有一个批向teinuos结构体的指针作为参数，用于返回当前终端的属性或设置该终端的属性。参数fd就是用open()函数打开的终端文件句柄，而串II就是用openQ打开的串II设备文件句柄。tcsetattr()函数的optional_action参数用于指定新设定的参数起作用的时间，其设定值可以为：TCSANOW改变立即生效TCSADRAIN在所有的输出都被传输后改变生效，适用于更改影响输出参数的情况。TCSAFLUSH在所有输出都被传输后改变生效，丢弃所有末读入的输入(清空输入缓存)。设置波特率使用cfsetospeedQ/cfsetispeedO函数设置波特率，它们分别用于在tenmos结构体中设置输出和输入的波特率。设置波特率可以使用波特率常数，其定义为字母“B+速率”，如B19200就是波特率为19200bps,BU5200就是波特率为115200bps。intcfsetispeed(stmcttennios*ternuos_p.speed_tspeed);//speed为波特率常数intcfsetospeed(stmcttennios*tennios_p,speed_tspeed);例：cfsetispeed(ttysO_opt,B115200);cfsetospeed(ttysO_opt,Bl15200);设置控制模式标志控制模式标志c_cflag主要用于设置串II对DCD信号状态检测、硬件流控制、字符位宽、停止位和奇偶校验等，常用标志位如下：CLOCAL忽略DCD信号，若不使用MODEM,或没有串II没有CD脚就设置此标志CREAD启用接收装置，可以接收字符CRTSCTS启用硬件流控制，对于许多三线制的串不应使用，需设置〜CRTCTSCSIZE字符位数掩码，常用CS8CSTOPB使用两个停止位，若用一位应设置〜CSTOPBPARENB启用奇偶校验IGNPAR无校验HUPCL在最后一个进程关闭设备后，降低modem控制线(挂断)例如，下面的代码将串II设置为忽略DCD信号，启用接收装置，关闭硬件流控制，传输数据时使用8位数据位和一位停止位(8N1),不使用奇偶校验。stmcttenuosttvsOJttyso_opt.c_cflag|=CLOCAL|CREAD;//将CLOCAL与CREAD位设置为1ttysO_opt.c_cflag&=-CRTSCTS;〃将硬件流控制位CRTSCTS清0,其他位不变ttysO_opt.c_cflag&=〜CSIZE；//清除数据位掩码ttysO_opt.c_cflag|=CS8;〃设置8位数据位标志CS8ttysO_opt.c_cflag&=〜(PARENB|CSTOPB);〃使用1位停止位，停用奇偶校验设置本地模式标志本地模式标志c.lflag主要用于设置终端与用户的交互方式，常见的设置标志位有ICAN—ON,ECHO和ECHOE等。其中，ICANON标志位用于实现规范输入，即read()读到行结束符后返回，常用于终端的处理：若串II用于发送/接收数据，则应清除此标志，使用非规范模式(rawmode)o非规范模式中，输入数据不组成行，不处规范模式中的特殊字符。在规范模式中，当设置ECHO标志位时，用户向终端输入的字符将被回传给用户；当设置ECHOE标志位时，用户输入退格键时，则回传“退格一空格一退格”序列给用户，使得退格键覆盖的字符从显示中消失，这样更符合用户的习惯(若未设置此标志，输入退格键时，则光标回退一个字符，但原有的字符未从显示中消失)。设置输入模式标志输入模式标志c_iflag主要用于控制串II的输入特性，常用的设置有IXOFF和IXON,分别用于软件流控制。其中，IXOFF用于防止输入缓冲区溢出；IXON则是在输入数据中识别软件流控制标志。由于许多嵌入式系统无法使用硬件流控制，因此，只能使用软件流控制数据传输的速度，但是，它可能降低串II数据传输效率。启用软件流控制的代码如下：ttysO_opt.c_iflag卜IXOFF|IXON;设置输出模式标志输出模式标志c_oflag主要用于对串II在规范模式时输出的特殊字符处理，而对非规范模式无效。设置控制字符在非规范模式中，控制字符数组c_cc[]中的变量c_cc[VMIN]和c_cc[VTIME]用于设置read。返回前读到的最少字节数和读超时时间，其值分为四种情况：c_cc[VMIN]>0,c_cc[VTDvIE]>0读到一个字节后，启动定时器，其超时时间为c_cc[VTIME],RadO返回的条件为至少读到c_cc[VMIN]个字符或定时器超期。c_cc[VMIN]>0,c_cc[VTIME]==0只要读到数据的字节数大于等于c_cc[VMIN],则read()返回；否则，将无限期阻塞等待。c_cc[VMIN]==0,c_cc[VTIME]>0只要读到数据，则read()返回：若定时器超期(定时时|ujc_cc[VTIME])却未读到数据,则read()返回0；c_cc[VMIN]==0,c_cc[VTIME]==0若有数据，则read()读取指定数量的数据后返回：若没有数据，则read。返回0：在teniiios结构体中填写完这些参数后，接下来就可以使用tcsetattrQ函数设置串I1的属性。tcsetattr(企,&old_opt);//将原有的设置保存到old_opt,以便程序结束后恢复tcsetattr(fci,TCSANOW,&ttsyO_opt);、清空发送/接收缓冲区为保证读/写操作不被串II缓冲区中原有的数据干拢，可以在读/写数据前用tcflushO函数清空串「I发送/接收缓冲区。tcflushO函数的参数可为：TCIFLUSH清空输入队列TCOFLUSH清空输出队列TCIOFLUSH同时清空输入和输出队列、从串口读写数据串II的数据读/写与普通文件的读/写一样，都是使用i-eadQ/wnteO函数实现。n=write(fd,buf.len);〃将buff1len个字节的数据从串II输出，返回输出的字节数n=read(fd,buf,len);〃从串II读入len个字节的数据并放入buf.返回读取的字节数、关闭串II关闭串II的操作很简单，将打开的串II设备文件句柄关闭即可。close(fd);5.2串口编程步骤初始化串II设备(打开这个设备，设置串II通过规程，规程包括波特率、数据位、停止位、校验位、流控)；写串口；>读串口；(监听方式：轮询、中断)实训内容1)硬件连接，用串II线连接同台PC(两台PC之间亦可)的两个串II实现主机间的通信；2）布局如下图p00]horizontalLayout_8wifiPingwiFiTest001horizontalLayoMt_2ess-idlabel_2pMFramepIJUJhorizontaiL^yout_7sendsendsmsIJUJhorizontaiL^yout_echeckseriallabel_7serialselectserialMsg密r「ame_4▼Ca▼『「刃t3)代码voidMainWmdow::on^checkSeriaLchckedOQSurngseiialNaine-ui->senalSelect->cuirentText().tiinmied();snisfd-::open(senalName.toAscii(j,O_RD\\rR|O_NONBLOCK);qDebug()«HopenSeiialM;if(snisfd>0)(qDebug()«nopenSerial!11111M;tenniosserialAttr;meniset(&senalAttr,0,sizeof<senalAttr));serialAttr.c_iflag-IGNPAR;serialAttr.c_cflag-B115200|CS8|CREAD|CLOCAL;serialAttr.c_cc[VMIN]-l;if(tcsetattr(sinsfd.TCSANOW,&senalAttr)!-0)(qDebugO«Mopenserialfailed?**;)ui->serialMsg->setText(HSerialopenSuccessfully!H)；ttyN-newQSocketNotifiei(smsfd.QSocketNotifier::Read,this);connect(ttyN,SIGNAL(activated(int)),this,SLOT(readSerialQ));voidMamWmdow::ieadSerialQ(qDebugQ«,,enterreceiver**;unsignedcharc;::iead(sinsfd,&c.sizeof(c));qDebugQ«c;recSnis.append(c);qDebugQ«recSnis:ui->senalMsg->setText(iecSms);voidMamWmdow::on_send_clickedO(QSumgsms-ui->sendSms->textQ.trimmed();mtnum-::wnte(smsfd,sms.toAscii(),snis.toAsciiQ.length());qDebugQ«num;)实训三：Zigbee应用开发教学目的掌握LINUX系统用户、任务、设备管理、系统环境设置及相关命令的使用；掌握LINUX系统交叉编译化境设置；掌握LINUX系统下串II的操作所需的头文件及函数：掌握QT应用项目创建、界面制作、编程调试掌握QTCreator开发环境设置；掌握ARMQT应用程序运行环境设置：了解Zigbee通信规程；学会基于Zigbee的应用开发；教学内容LINUX系统用户、任务、设备管理、系统环境设置及相关命令的使用：LINUX系统交叉编译化境设置；LINUX系统下串II的操作所需的头文件及函数：QTCreator开发环境设置：ARMQT应用程序运行环境设置：LINUX系统下串II的初始化、参数设置：LINUX系统下串口的读写操作；Zigbee通信规程；实训准备材料USB转串II线串II线（两头都为公II）QT4.7aim-lmux-gcc4.4.3wenquanyisetqt4env实训内容使用QT开发一上装有“温湿度”传感器，终端节点上装有“光敏”传感器；使用QTCreator开发一应用，用户可■通过该应用获知zigbee网络信息、获知当前温湿度信息、光敏信息并显示在界面上。应用数据处理流程：读zigbee网络（写串II,16字节）今获知路由器节点（温湿度）、终端节点网络地址（光敏）并存储（读串II,32字节）今数据处理（按zigbee通信规程把需要部分的信息取出并存储）；读温湿度（写串II,16字节）今获取温湿度信息（读串II,32字节）今数据处理、转换并显示（十进制显示）；串II返回数据有多种需要进行分类处理：（读网络：ROU、RFD;读温湿度（光敏）:RNW、RWS、4.1硬件示意图RGM）；RNW、RWS、4.1硬件示意图RGM）；4.2zigbee波特率数据位起始位停止位校验位流控制19200811NoneNone路由或终端：■读取网络RNVV命令格式：&(i)+wsn(3)+rnw(3)+''yyyyyyyy''(8)+*(i)返回格式：&(l)+WSN(3)+RNW(3)+(type)S(l)+节点网络地址(2)+总节点数(1)+节点类型(3)+节点物理地址(8)4■父节点网络地址(2)+PAN!D(2)+”yyyyy”(5)+*(i)注：节点类型：ROU路由COR协调器RFD终端.读取温湿度数据RVVS命令格式：&(1)+WSN(3)+RWS(3)+节点网结地址⑵+”yyyyyy”(6)+*(i)返回格式：&(l)+WSN(3)+R\VS(3)+(type)S(l)+节点网结地址(2)+温度数据(2)+湿度数据(2)+"yyyyyyyyyyyyyyyy”(16)+连接质量(i)+*(i)注：温度数据：数据己乘io湿度数据：数据已乘io■读取光敏数据RGM命令格式：&(1)+WSN(3)+RGM(3)+节点网络地址(2)+”yyyyyy”(6)+*(l)返回格式：&(1)+WSN(3)+RGM(3)+(type)S⑴+节点网络地址(2)+光敏数据(i)+”yyyyyyyyyyyyyyyyyyyy”(i9)+连接质量(歹*(1)注：光敏数据：ad采样值4.3界面5rCCCtaa«：5的58。：aq<w'“虞ilA»serialselectserialMsg乏Frame_4▼tab_2▼搠frame_5label1olabeCazNodeAddzRgmzRnwzRwszSerlalCheckzSerialName5rCCCtaa«：5的58。：aq<w'“虞ilA»4.4代码voidMamWindow::on_zSeiialCheck_clicked()/QStringserialName=ui->zSerialName->cunentTextQ.tnninied();zigbeefd=::open(serialName.toAscuQ,0_RD\\7R|0_NONBLOCK);if(zigbeefd>0)/qDebug()«MopenzigbeeSerial*1;terniiosserialAttr;memset(&senalAtti\0,sizeof(senalAtti));serialAttr.c_iflag=IGNPAR;seiialAttf.c_cflag=B19200|CS8|CREAD|CLOCAL;serialAttr.c_ccJASMIN]=1;if(tcsetattr(zigbeefci,TCSANOW5&senalAtti)!=0)qDebug()«Hsetserialfailed!H;)ui->zMsg->setText(nsetseriallsuccessfully”)；zigbeeN=newQSocketNotifiei(zigbeefd,QSocketNotifier::Readjhis);coimect(zigbeeN,SIGNAL(activated(mt)).