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第1篇：計算機視覺技術(shù)課程范文

Zhang Wanliang

（四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣元 628017）

（Sichuan Information Technology College，Guangyuan 628017，China）

摘要：嵌入式技術(shù)是繼IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個新的信息技術(shù)發(fā)展方向。嵌入式技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮?很多院校都開設(shè)嵌入式技術(shù)專業(yè)，但是由于專業(yè)門檻高，市場需求動手能力強的畢業(yè)生。所以，在嵌入式專業(yè)的課程中實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)就必不可少。為此我們開發(fā)了一套智能家居系統(tǒng)實訓(xùn)平臺來滿足師生及有關(guān)工程技術(shù)人員嵌入式項目開發(fā)、嵌入式綜合實訓(xùn)、嵌入式競賽等。

Abstract： Embedded technology is a new development direction of information technology following IT network technology. Embedded technology has a huge potential for development, and embedded technology major is opened in many colleges, however, because of high professional threshold, the market demands graduates with strong hands-on ability. So, practice training is indispensable in curriculum of embedded technology major. On this base, we developed a set of training platform of intelligent household system so as to meet the teachers and students as well as related engineering and technical personnel's embedded project development, comprehensive training, competition and so on.

關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù) 智能家居系統(tǒng) ARM開發(fā)板 傳感器

Key words： embedded technology；intelligent household system；ARM development board；sensor

中圖分類號：TP39文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）20-0129-02

0引言

嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)，以嵌入式計算機為核心的嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個新的信息技術(shù)發(fā)展方向。目前，嵌入式設(shè)備已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費電子等領(lǐng)域。巨大的嵌入式技術(shù)商業(yè)市場使許多高?？吹搅税l(fā)展方向，紛紛開設(shè)嵌入式技術(shù)課程。高職院校進軍嵌入式領(lǐng)域已取得了不小成績，但目前高職院校在嵌入式人才培養(yǎng)方面，特別是綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)的開展上，還存在很多不足，影響了人才培養(yǎng)質(zhì)量。開發(fā)一套完整的嵌入式綜合實訓(xùn)系統(tǒng)以及配套的實訓(xùn)項目，對開展學(xué)生科學(xué)實踐活動具有積極意義。

1系統(tǒng)分析

智能家居系統(tǒng)由ARM開發(fā)板、系統(tǒng)擴展板、GSM模塊、USB攝像頭、無線網(wǎng)絡(luò)等接口設(shè)備組成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。其中：①開發(fā)板平臺基于ARM9的OK2440，主要完成視頻數(shù)據(jù)采集、無線視頻數(shù)據(jù)傳輸、對GSM收發(fā)的短消息進行解析和處理、以及對系統(tǒng)擴展板進行控制；②擴展板電路主要負責(zé)傳感器數(shù)據(jù)的采集、家用電器開關(guān)的控制、接收和處理來自開發(fā)平臺的控制信息以及將傳感器報警信息、家用電器開關(guān)狀態(tài)信息反饋給平臺；③GSM模塊負責(zé)短消息的收發(fā)；④USB攝像頭負責(zé)視頻數(shù)據(jù)的采集；所有的監(jiān)視信息通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)叫^(qū)的服務(wù)器中，從而實現(xiàn)對危及人民生命和財產(chǎn)安全如火災(zāi)、煤氣泄漏、外人非法入侵等情況需要有效的監(jiān)視。下位機控制系統(tǒng)是STC89C52低功耗可在線編程單片機。ARM開發(fā)板以S3C2440嵌入式微處理器為主控制器，結(jié)合了光電傳感器、煤氣傳感器、溫度傳感器等傳感器技術(shù)及通信技術(shù)。

該系統(tǒng)中融入家電智能控制，GSM通信，視頻監(jiān)控，傳感器監(jiān)測，internet網(wǎng)絡(luò)通訊，是一個適用于多種環(huán)境的集成系統(tǒng)。

本系統(tǒng)使用VMware+Red hat linux操作系統(tǒng)，軟件開發(fā)平臺采用嵌入式Qt-2.3.7，用戶界面采用嵌入式Qtopia-1.7.0，視頻處理采用Intel開源的OpenCV，GSM通信采用SMS的AT指令集。

2用戶界面設(shè)計

為了使系統(tǒng)更加方便使用，我們使用QT編寫圖形用戶界面。Qt/Embedded是一個多平臺的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，其對象容易擴展，可移植性好，支持多個GUI平臺的交互開發(fā)。Qtopia是Trolltech公司為采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)的消費電子設(shè)備而開發(fā)的綜合應(yīng)用平臺，它基于Qt/Embedded框架，所以在編譯Qtopia之前先要搭建好Qt/Embedded框架。

系統(tǒng)窗體界面包括：GSM窗體（設(shè)置接收手機號碼，短信服務(wù)中心號碼），傳感器狀態(tài)顯示窗體（包括紅外，煤氣，煙塵傳感器的狀態(tài)），攝像頭應(yīng)用程序窗體（顯示現(xiàn)場圖像），網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序client窗體（設(shè)置服務(wù)器IP）。

要使窗體控件響應(yīng)相應(yīng)的事件，必須給控件添加相應(yīng)的 “信號與槽函數(shù)”的映射。首先在類當(dāng)中添加槽函數(shù)然后在cpp文件當(dāng)中添加對應(yīng)成員函數(shù)，最后添加信號與槽映射函數(shù)，即通過調(diào)用QObject對象的connect函數(shù)來將某個對象的信號與另外一個對象的槽函數(shù)相關(guān)聯(lián)。

3軟件設(shè)計

3.1 單片機與ARM串口通信（圖2、圖3）

串口通信主要是采集串口數(shù)據(jù)，內(nèi)核通過提供read、write、select、open、close供應(yīng)用程序調(diào)用，在設(shè)計串口通信類，就是對這幾個函數(shù)的運用。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信編程（圖4）Internet上的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)編程，必須用到Socket接口。Socket接口是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的API，Qt Socket對Socket函數(shù)接口進行一個很好地封裝，使得程序員可以通過Qtsocket提供的接口，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程。

3.3 視頻數(shù)據(jù)采集該功能模塊主要實現(xiàn)：數(shù)據(jù)的采集與顯示、視頻數(shù)據(jù)發(fā)送、發(fā)送視頻數(shù)據(jù)。采用OpenCV編程處理圖像，OpenCV是Intel資助的開源計算機視覺庫。它由一系列C函數(shù)和少量C++類構(gòu)成，實現(xiàn)了圖像處理和計算機視覺方面的很多通用算法。構(gòu)建OpenCV開發(fā)環(huán)境需要執(zhí)行make install命令安裝，安裝后OpenCV將編譯好的的庫文件保存在/usr/local/lib目錄下，頭文件被復(fù)制在/usr/local/include/opencv目錄中。

主要的庫文件：libhighgui.so.0.9.7、libhighgui.la、libcxcore.so.0.9.7、libcxcore.la、libcvaux.so.0.9.7、libcvaux.la、libcv.so.0.9.7、libcv.la及相應(yīng)的符號鏈接。攝像頭數(shù)據(jù)采集流程如圖5。

3.4 GSM 收發(fā)短信SMS協(xié)議規(guī)范：SMS（Short Messaging Service）是最早的短消息業(yè)務(wù)協(xié)議，而且也是現(xiàn)在普及率最高的一種短消息業(yè)務(wù)協(xié)議規(guī)范。目前，這種短消息的長度被限定在140字節(jié)之內(nèi)，這些字節(jié)可以是文本的。

AT指令集是從終端設(shè)備（TE）或數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）向終端適配器（TA）或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）發(fā)送的。通過TA，TE發(fā)送AT指令來控制移動臺（MS）的功能，與GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進行交互。用戶可以通過AT指令進行呼叫、短信、電話本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。對SMS的控制就是基于AT指令的PDUMode。GSM模塊與計算機之間的通信協(xié)議是一些AT指令集，AT指令是以AT作首，字符結(jié)束的字符串，AT指令的響應(yīng)數(shù)據(jù)包在中。

5結(jié)語

本文討論了嵌入式實訓(xùn)平臺的實現(xiàn)方法及應(yīng)用的主要技術(shù)，主要使用飛凌嵌入式開發(fā)板再加單片機擴展板實現(xiàn)平臺監(jiān)控室內(nèi)的煤、氣、電、溫度、濕度等。由于僅僅滿足學(xué)生實訓(xùn)的要求，所以該平臺還存在自身電路的局限，工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境干擾造成電路還不夠穩(wěn)定，系統(tǒng)功能還有待于完善。

參考文獻：

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