第1章 环境搭建

智能家居平台应用项目化教程第1章

环境搭建相关知识介绍项目实施实训项目2项目描述项目描述3项目描述随着科技的发展，如今信息化技术已经深入人们的日常生活之中，伴随而来的便是其对于生活便利舒适的要求越来越高，这便造成智能家居技术的快速发展。因此智能家居的进步是顺应时代发展的产物，因为它不仅给人们的生活提供了便利，改变了传统的工作方式，还具有一定的艺术性和鉴赏性，极大丰富了人们的生活和工作。为了符合智能家居用户的实际需求，本书中的项目主要划分为五个模块：登录注册模块、环境监测模块、家电控制模块、自动控制模块和数据可视模块。4相关知识介绍5相关知识介绍虚拟机软件是指可以在一台电脑上模拟出若干台PC，每台PC都可以运行单独的操作系统而互不干扰，即可以实现一台电脑“同时”运行几个操作系统，且这些操作系统之间还可以根据需要组成一个网络。VMwareWorkstation可在一部实体机器上模拟完整的网络环境，以及可便于携带的虚拟机器，其更好的灵活性与先进的技术胜过了市面上其他的虚拟计算机软件。其主要具有以下优缺点：（1）计算机虚拟能力，性能与物理机隔离效果非常优秀。（2）功能非常全面，倾向于计算机专业人员使用。（3）操作界面简单明了，适用各种计算机领域的用户。（4）体积庞大，安装时间耗时较久。（5）使用时占用物理机资源较大。6VMwareWorkstation介绍Linux是免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了UNIX以网络为核心的设计思想，是一款性能稳定的多用户网络操作系统。7Linux介绍相关知识介绍常用的Linux命令如下所示：ls显示文件或目录-l列出文件详细信息l(list)-a列出当前目录下所有文件及目录，包括隐藏的a(all)mkdir创建目录

-p创建目录，若无父目录，则创建p(parent)cd切换目录touch创建空文件echo创建带有内容的文件。cat查看文件内容cp拷贝mv移动或重命名rm删除文件

-r递归删除，可删除子目录及文件

-f强制删除find在文件系统中搜索某文件wc统计文本中行数、字数、字符数grep在文本文件中查找某个字符串rmdir删除空目录tree树形结构显示目录，需要安装tree包pwd显示当前目录ln创建链接文件more、less分页显示文本文件内容head、tail显示文件头、尾内容ctrl+alt+F1命令行全屏模式8相关知识介绍Qt是由奇趣科技在1991年开发的跨平台C++图形界面应用程序的开发框架，它是目前流行的Linux环境KDE的基础，KDE是Linux发行版的主要的一个标准组件。Qt具有以下优点：（1）跨平台特性：Qt支持下列操作系统：MicrosoftWindows95/98、MicrosoftWindowsNT、Linux、Solaris、SunOS、HP-UX、DigitalUNIX(OSF/1、Tru64)、Irix、FreeBSD、BSD/OS、SCO、AIX、OS390和QNX等。（2）面向对象：Qt的良好封装机制使得Qt的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说是非常方便的。Qt提供了一种称为signals/slots的安全类型来替代callback，这使得各个元件之间的协同工作变得十分简单。（3）丰富的API：Qt包括多达250个以上的C++类，还提供基于模板的collections、serialization、file、I/Odevice、directorymanagement和date/time类。甚至还包括正则表达式的处理功能。（4）支持2D/3D图形渲染，支持OpenGL。（5）大量的开发文档实例。（6）支持XML。9Qt介绍相关知识介绍QtCreator是跨平台的QtIDE，QtCreator是Qt被Nokia收购后推出的一款新的轻量级集成开发环境（IDE）。此IDE能够跨平台运行，支持的系统包括Linux（32位及64位）、MacOSX以及Windows。根据官方描述，QtCreator的设计目标是使开发人员能够利用Qt这个应用程序框架更加快速及轻易的完成开发任务。10QtCreator介绍相关知识介绍QtCreator主要是为了帮助新Qt用户更快速入门并运行项目，还可提高有经验的Qt开发人员的工作效率。其主要具有以下优点：（1）使用强大的C++代码编辑器可快速编写代码。语法标识和代码完成功能输入时进行静态代码检验以及提示样式上下文相关的帮助代码折叠括号匹配和括号选择模式高级编辑功能。（2）使用浏览工具管理源代码。集成了领先的版本控制软件，包括Git、Perforce和Subversion开放式文件，无须知晓确切的名称或位置搜索类和文件跨不同位置或文件沿用符号在头文件和源文件，或在声明和定义之间切换。（3）为Qt跨平台开发人员的需求而量身定制。集成了特定于Qt的功能，如信号与槽(Signals&Slots)图示调试器，对Qt类结构可一目了然集成了QtDesigner可视化布局和格式构建器只需单击一下就可生成和运行Qt项目。11QtCreator介绍相关知识介绍协调器主要是用于与各传感器实现组网，利用ZigBee协议完成各组件之间的数据交换。通常与该协调器组网的传感器包括：温湿度传感器、光照度传感器、烟雾传感器、燃气传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、气压传感器、人体红外传感器、电压型继电器和节点型继电器等。12协调器介绍相关知识介绍A8网关主要是用于烧录编写的智能家居应用程序，用户可以通过触摸屏操作对应的智能家居功能模块，同时其会通过串口线与协调器连接来进行数据传输，以此实现获取环境参数和控制命令的功能。13A8网关介绍相关知识介绍硬件名称详细信息CPU处理器SamsungS5PV210，基于CortexTM-A8，运行主频1GMHzDDR2RAM内存512MBDDR2RAM@200Mhz32bit数据总线FLASH存储标配512MSLCNANDFlash可选1GBSLCNANDFlash引脚接口2x60pin2.0mmspaceDIPconnector2x34pin2.0mmspaceDIPconnector在板资源4xUserLED(Green)EthernetChip:DM9000AEPCodecChip:WM8960SupplyVoltagefrom2Vto6VPCB规格尺寸6层高密度电路板，采用沉金工艺生产74x55x10(mm)软件支持Superboot-210Linux2.6.35+Qtopia-2.2.0+Qtopia4+QtE-4.8.5Android2.3(基于Linux-2.6.35)Android4.0(基于Linux-3.0.8)WindowsCE6.0uCos2实时操作系统14A8网关详细参数相关知识介绍项目实施15项目实施整个智能家居应用的工作结构是由各类传感器、协调器和A8网关构成。其首先利用ZigBee协议实现协调器和监测器及继电器之间的数据交换；随后通过数据线将协调器和A8网关连接起来，使其能够实现数据的传输；最后将数据进行预处理并显示在A8网关的智能家居应用中，反之该应用也能通过此步骤将操作指令传输给传感器，以此完成智能家居实时监控。右边是该系统的流程示意图：16方案设计项目实施序号设备名称板号1温湿度监测器42照度监测器53烟雾探测器64燃气探测器75二氧化碳监测器136PM2.5监测器87气压监测器38人体红外监测器210LED射灯1111电动窗帘1012电视、空调、DVD113换气扇1214报警灯915门禁系统1417传感器板号配置表项目实施18项目软件开发环境表名称版本操作系统Windows732位Ubuntu版本10.10VMWareWorkstation版本10.0.1QtCreator版本2.4.1虚拟机编译版本Qt4.8.1Linux内核烧写版本Qt4.7.0项目实施19项目目标通过本项目的完成，使学生可以掌握以下技能：①能够完成虚拟机程序VMWareWorkstation的下载及安装；②能够完成Ubuntu镜像的下载及安装；③能够完成Qt和QtCreator集成开发环境的下载、安装及搭建；④能够添加已经完成的Ubuntu集成开发环境镜像并正常使用。项目实施20虚拟机下载安装（1）运行对应目录内的安装程序VMware-workstation-full-10.0.0-1295980.exe。（2）选择如图所示中的“我接受许可协议中的条款”，并单击“下一步”按钮。项目实施21虚拟机下载安装（3）选中“典型”，根据实际需要单击图片中的“更改”按钮以选择VMWare的安装目录，但是注意安装路径中不能出现中文。项目实施22虚拟机下载安装（4）按照步骤单击“下一步”，直到出现如下图所示的界面并点击“继续”，安装过程大约持续3分钟。项目实施23虚拟机下载安装（5）在右图所示的界面中输入注册码，随后单击“输入”按钮会出现安装完成的界面，此时便说明VMWareWorkstation10已经安装完成，单击“完成”结束安装。项目实施24解压现有Ubuntu镜像考虑到智能家居开发环境的搭建相对繁琐，本书建议读者直接下载官方已经配置好的开发环境。以下是现有Ubuntu镜像环境的导入过程：（1）读者可以通过网址/s/1hsejIxm下载已经安装好的Ubuntu环境，并对下载好的压缩文件进行解压，其压缩包界面如图所示：项目实施25解压现有Ubuntu镜像（2）对三个ubuntu压缩包进行解压，直接单击解压目录中的Ubuntu.vmx，此时虚拟机软件会自动启动，读者只需单击VmwareWorkstation中的“开启此虚拟机”并在如图所示的登录界面中输入相应信息便可进入开发环境，其中用户名是zdd，开机密码是bizideal。项目实施26Ubuntu镜像下载安装（1）在浏览器中输入网址/download/alternative-downloads，点击如图所示的Ubuntu12.04.5LTS下的“Ubuntu12.04.5Desktop(32-bit)”链接开始下载Ubutnu12.04镜像，读者也可以通过其他渠道下载相同版本的Ubuntu。项目实施27Ubuntu镜像下载安装（2）当下载完成后，打开桌面上的VMWareWorkstation软件，单击主界面上的“创建新的虚拟机”，出现右图所示的界面。（3）单击“下一步”出现右图所示的界面，通过单击“浏览”按钮选择刚才下载的Ubuntu镜像文件。项目实施28Ubuntu镜像下载安装（4）单击“下一步”，其结果如右图所示，用户可以按照需要输入相应的用户名密码，此处例子中用户名为“smarthome”，密码为“123”。（5）按要求输入完数据后单击“下一步”出现右图所示的界面，用户可以根据需要更改虚拟机安装的名称和路径。项目实施29Ubuntu镜像下载安装（6）单击“下一步”，按照软件提示完成虚拟机的硬件分配。本书中将虚拟机的CPU设置为2个核心，内存设置为2048MB，用户也可以根据实际需要自行调整配置。（7）单击“完成”，此时虚拟机会自动启动并显示如图所示的安装界面，该安装过程大概会持续3-5分钟。项目实施30Ubuntu镜像下载安装（8）安装完成后将显示如图所示的界面，用户需输入步骤4中设置的密码，随后单击“Login”便可进入Ubuntu系统，至此Ubuntu虚拟机的安装全部结束。项目实施31Qt4下载及编译安装本书中将采用Qt4.8.6作为开发版本，以下为其详细的下载安装步骤：（1）在浏览器中输入网址http://download.qt.io/archive/qt/4.8/4.8.6/进入下载界面，并点击“qt-everywhere-opensource-src-4.8.6.tar.gz”进行下载，其界面如图所示。读者也可通过其他渠道下载相同版本的Qt，同时在比赛或实训过程中，学生一般不需要自行搭建QT开发环境。项目实施32Qt4下载及编译安装（2）打开终端，在其中输入命令“cd/home/smarthome/Downloads/”进入下载路径，随后输入命令“gunzipqt-everywhere-opensource-src-4.8.6.tar.gz”和“tarxvfqt-everywhere-opensource-src-4.8.6.tar”对下载的文件进行解压。（3）解压完成后会在该路径下生成一个qt-everywhere-opensource-src-4.8.6文件夹，此时继续在终端中输入命令“cdqt-everywhere-opensource-src-4.8.6/”以进入该目录，并依次输入命令“sudoapt-getinstalllibX11-devlibXext-devlibXtst-dev”和“./configure”。项目实施33Qt4下载及编译安装（4）按回车执行configure命令进行配置，并在第一个提示处输入字母o，在第二个提示处输入yes，等待几分钟，会生成Makefile文件，其界面如图所示。项目实施34Qt4下载及编译安装（5）随后在终端中继续输入命令“sudoapt-getinstallg++”以安装g++，完成后输入命令“make”编译Qt，该过程可能会花费一到两个小时。（6）编译完成后，执行“sudomakeinstall”，这样会将Qt安装到/usr/local/Trolltech/Qt-4.8.6目录下。随后执行命令“/usr/local/Trolltech/Qt-4.8.6/bin/designer”，如果能运行如下图所示的界面就证明安装成功。项目实施35Qt4下载及编译安装除了通过下载源码包进行解压编译来安装Qt4外，Ubuntu还支持通过命令直接安装Qt4，其步骤如下所示：（1）因为Ubuntu默认的更新源是国外的，其速度非常缓慢，因此首先需要更改/etc/apt/sources.list文件的使用权限，然后用书中代码直接更换sources.list里面的代码即可。（2）随后在终端中输入命令“apt-getupdate”更新源信息，完成后输入命令“sudoapt-getinstallg++”安装g++。（3）输入命令“sudoapt-getinstalllibqt4-devlibqt4-dbglibqt4-guilibqt4-sqlqt4-dev-toolsqt4-docqt4-designerqt4-qtconfigqtcreator”并执行。注意安装包可以根据需要选择，但建议这些全部安装。随