物联网仓储系统

1、项目组员：项目组员： 董亚军董亚军 郝贤森郝贤森 赵星达赵星达 姜兆勇姜兆勇 张超张超 刘继琛刘继琛 张立东张立东汇报人：汇报人：董亚军董亚军项目分工：项目分工：n主线程：董亚军郝贤森n系统移植：赵星达nM0：张立东 姜兆勇nWeb、CGI：刘继琛 张超物联网介绍物联网介绍n物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连

2、的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。物联网定义物联网定义n最初在1999年提出：即通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。物联网定义物联网定义n 中

3、国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。项目总流程项目总流程项目简介项目简介n 通过web端远程访问服务器，达到对数据的采集，查看实时的仓库信息。发生异常时进行报警、做出相应的处理。n 通过web端远程控制，当货物的进出仓库时进行记录。n n 这个方案主要用到了下面的技术：物联网仓储系统设计的技术物联网仓储系统设计的技术 Linux设备驱动 Zigbee无线技术与RFID技术 传感器技术（温度、光线、湿度、重力感应

4、等） Cortex-M0 ARM 微控制器技术 I2C、SPI、中断、单总线、A/D、PWM、UART等多种接口技术 监控及视频流处理技术 GPRS远程报警技术（未完成） 嵌入式Web服务器技术 处理客户请求（CGI）技术 数据库技术（sqlite3） wifi技术（sqlite3）（未完成） html页面显示技术全局结构体定义全局结构体定义n/仓库货物信息nstruct storage_goods_infonnunsigned char goods_type;/货物类型，用数字表示nunsigned int goods_count;/货物数量n;全局结构体定义全局结构体定义n/某个仓库的全部

5、信息nstruct storage_infonnunsigned char storage_status; nunsigned char led_status;nunsigned char buzzer_status;nunsigned char fan_status;nunsigned char seg_status;nsigned char x;nsigned char y;nsigned char z;nfloat temperature;nfloat temperatureMIN;全局结构体定义全局结构体定义nfloat temperatureMAX;nfloat humidity;n

6、float humidityMIN;nfloat humidityMAX;nfloat illumination;nfloat illuminationMIN;nfloat illuminationMAX;nfloat battery;nfloat adc;nstruct storage_goods_info goods_infoGOODS_NUM;n;全局结构体定义全局结构体定义n/所有仓库的信息结构体nstruct env_info_clien_addrnnstruct storage_info storage_noSTORAGE_NUM;n;n/消息队列结构体nstruct msgnnl

7、ong type;/从消息队列接收消息时用于判断的消息类型nlong msgtype;/具体的消息类型nunsigned char textQUEUE_MSG_LEN;/消息正文n;用到的线程用到的线程n其中用到的线程如下：npthread_client_request():处理消息队列里请求的线程.npthread_refresh():更新共享内存里的实时数据.npthread_sqlite():数据库线程.npthread_transfer():接收M0数据线程.npthread_analysis():M0数据分析线程.npthread_sms():短信模块控制线程.（未使用）npthre

8、ad_buzzer():A9蜂鸣器控制线程.npthread_led():A9LED模块线程.npthread_camera():摄像头模块控制线程.线程和进程的区别：线程和进程的区别：n线程：是一种轻量级进程，线程存在于进程中。n 线程和进程一样都会被操作系统调度（时间片）n 通常线程指的是共享相同地址空间的多个任务。n线程优势：线程运行时，相互切换效率高；线程之间共享数据很方便。n进程拥有独立的运行空间，一个进程崩溃后，在保护模式下并不会影响其他的进程。一个进程中可以包含有多个线程，而一个线程只能包含在进程中。一个线程拥有自己独有的局部变量栈，但是没有独立的空间，一个进程中多个线程共同共享

9、一块资源，因此当一个线程崩溃后此进程也会崩溃。因此多进程要比多线程健壮性要好，但是，多进程效率比较低。当需要并行操作和共享某些变量最好使用多线程的模式。线程线程n创建：创建一个线程nint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t n *attr, void * (* routine)(void *), void *arg)n参数：thread, 线程的标识符（类似于进程的pid号）n attr, 用于指定创建的线程的属性， 通常为NULL（不需要设置）n routine， 函数指针，该函数就是线程主体n arg, 就是传递给

10、函数的参数。n返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号线程线程n int pthread_exit(void *value_ptr) n 功能：只会导致当前线程的退出函数n 参数：就是传递的退出状态（指针）n 通常使用： pthread_exit(0); n返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号n进程对已经退出的线程必须要做回收线程资源的操作（否则会产生僵尸线程）nint pthread_join(pthread_t thread, void *value_ptr) n功能：阻塞等待回收退出的线程的资源n参数： thread, 就是指定要回收的线程资源n value_ptr, 就是接收到

11、线程的退出状态。n返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号 线程的控制线程的控制n控制线程： n互斥锁 ：主要用来保护临界资源（可是变量，后者是代码段）n 任何时刻最多只能有一个线程能访问该资源n相关函数接口：nint pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *attr)n功能：锁的初始化函数，即生成一把锁n参数： mutex, 是锁的标识符n attr， 设置锁的属性， 通常为NULL。n返回值： 返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号 线程控制线程控制nint pthread_mutex_lock(

12、pthread_mutex_t *mutex)p功能：阻塞等待直到这把锁申请成功为止，对临界资源进行上锁操作p参数： mutex， 就是指定的一把锁 p返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号nint pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) p功能：对临界资源进行解锁操作p参数： mutex， 就是指定要解开的锁 p返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号 nint pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);p功能：销毁一把指定的锁p参数： mutex， 就是指定要销毁的锁 p返回值：成功返

13、回0， 失败返回非负的错误号注意： 为了避免死锁：在申请多把锁时，所有的线程都按照同样的顺序去申请。线程之间的通信线程之间的通信-条件变量条件变量 int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr);n 功能：初始化一个条件变量n 参数：cond, 就是条件变量的标识符n attr, 通常为NULL即可n 返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号 nint pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pth

14、read_mutex_t *restrict mutex);n功能：条件睡眠，直到被指定的条件唤醒为止n参数： cond, 就是指定睡眠 条件，将来被唤醒时也必须满足该条件n mutex, 该函数睡眠时必须提前加上一把锁n 注意：该睡眠函数调用之前必须先加上一把锁，然后进入睡眠，然后该函数内部n 将锁解开；当该函数被唤醒时，需要重新加上这把锁，如果发现这把锁被其他线程n 占用，那么该函数的唤醒操作就失败了，继续睡眠。 n返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号 线程之间的通信线程之间的通信-条件变量条件变量nint pthread_cond_signal(pthread_cond_t *co

15、nd);n功能：就是唤醒睡眠在cond条件上的线程，但是只能唤醒一个线程n参数： cond, 就是指定要唤醒的条件n返回值：成功返回0， 失败返回非负的错误号 nint pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);n功能：唤醒所有睡眠这个条件上的线程nint pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);n功能：就是销毁条件变量 处理消息队列请求线程处理消息队列请求线程消息对列消息对列n创建/打开消息队列对象nint msgget(key_t key, int flag);n参数：key, ftok()函数的

16、返回值，用于确保多个进程操作同一个消息队列n flag, IPC_CREAT IPC_EXCL 和共享内存一样n返回值：成功返回消息队列的标识符， 失败-1n比如：msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；消息对列消息对列nint msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);n参数：msgid, msgget的返回值n msgp, 要发送的数据的指针，有指定的数据格式。n struct msgbuf n long mtype; /* message type, must be 0 *

17、/n 数据类型，可以自定义； /* message data */n int a; char b; float f;n ;n msgsz, 发送的消息的正文的长度 = sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long)n msgflg,IPC_NOWAIT 以非阻塞方式发送消息，如果发送不成功，那么不会阻塞，立刻返回。n 0（常用）， 以阻塞方式发送消息，如果发送不成功，那么阻塞等待，直到发送成功为止。n返回值：成功0， 失败-1消息队列消息队列nssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp

18、, int msgflg);n参数：msqid, msgget的返回值n msgp, 用于接收读取到的消息，固定格式，必须和发送的类型保持一致。n msgsz, 仍然要接收的消息的正文长度n msgtyp, n 0, 表示读取第一条消息n 0, 表示读取指定类型消息(最常用)n 0, 接收消息队列中类型值不小于msgtyp的绝对值且类型值又最小的消息n msgflg,n IPC_NOWAIT 以非阻塞方式接收消息，如果接收不成功，那么不会阻塞，立刻返回。n 0（常用）， 以阻塞方式接收消息，如果接收不成功，那么阻塞等待，直到接收成功为止。n返回值：实际接收到的消息的正文的字节个数 ， 失败-1

19、. 消息对列消息对列n消息队列的控制函数nint msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );n参数：n msgqid, 就是控制的消息队列n cmd : n IPC_STAT (获取对象属性), 属性保存在第三个参数上n IPC_SET (设置对象属性)，第三个参数保存的是要修改的属性n IPC_RMID (删除对象)， 此时第三个参数为NULL即可n返回值：返回值和cmd有关系， 失败-1.共享内存共享内存共享内存共享内存n共享内存：是一种最为高效的进程间通信方式，进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝n注意：由于多个进程

20、共享一段内存，因此也需要依靠某种同步机制来控制对它的写操作，如互斥锁和信号量等 n#include nkey_t ftok(const char *pathname, int proj_id);n功能：就是生成key值。n参数：pathname, 任意一个存在的路径都可以n proj_id, 只要低8位（二进制）不全为0的数都可以n返回值：成功key值， 失败-1. n比如：key = ftok(., a);共享内存共享内存n创建/打开共享内存：创建于当前系统上，保存到系统关闭为止。nint shmget(key_t key, int size, int shmflg);n参数：key, 用于

21、唯一的标识一块共享内存，将来其他进程需要使用一样的key值。n IPC_PRIVATE，表示该物理空间只能自己用，无法和其他进程共享。n ftok()函数的返回值n size, 要申请的共享内存物理空间， /usr/inclue/linux/shm.h中包含限制n shmflg, IPC_CREAT IPC_EXCLnIPC_CREAT 如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开操作。n IPC_EXCL 只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。n返回值：就是共享内存的标识符（大于0），失败-1. n比如：key = ftok(., a);nint shmid;n

22、shmid = shmget(key, 512, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；共享内存共享内存n映射共享内存，即把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问nvoid *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);n参数：shmid, 就是shmget的返回值n shmaddr, 用于指定共享内存映射到当前进程的那个起始地址上n 如果为NULL， 那么系统帮助进程分配（最常用）n 如果非NULL， 那么就是自己指定（必须保证这块空间没有被使用）n shmflg, 指定进程对该内存区域的读写权限n 如果为SHM_RDO

23、NLY ，那么当前进程只读n 如果为0， 那么当前进程可读可写（最常用）n返回值：返回当前进程和共享内存映射后的起始地址n 失败返回的为（void*）（-1）共享内存共享内存n撤销共享内存映射nint shmdt(const void *shmaddr);p参数：shmaddr, 就是shmat的返回值p返回值：成功0， 失败-1p操作共享内存对象nint shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf); / 获取共享内存的状态，并把相关的属性赋值给bufp功能：控制共享内存对象p参数： shmid, shmget的返回值n cmd : IPC

24、_STAT (获取对象属性), 属性保存在第三个参数上n IPC_SET (设置对象属性)，第三个参数保存的是要修改的属性n IPC_RMID (删除对象)， 此时第三个参数为NULL即可p返回值：返回值和cmd有关系， 失败-1.n比如：shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); 访问共享内存访问共享内存n创建/打开信号量集合nint semget(key_t key, int nsems, int semflg);n参数：n key, ftok()返回值n nsems, 指定的信号量集合中的信号量个数n semflg, n IPC_CREATn IPC_EXCLnIPC_

25、CREAT 如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开操作。n IPC_EXCL 只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。n返回值：返回该集合的标识符，失败-1. nint semctl(int semid, int semnum, int cmd, .);p功能：信号量集合的控制p参数：semid, 指定要操作的集合n semnum, 要操作的信号量的编号，编号从0开始n cmd,GETVAL：获取信号灯的值, 返回值是获得值。n 比如：value = semctl(semid, 0, GETVAL)；n SETVAL：设置信号灯的值，需要用到第四个参数。因此在

26、设置信号灯的值时应该及时的设置共用体semun的值n 第四个参数类型如下： n union semun n int val; /* Value for SETVAL */n struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */n unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */n struct seminfo *_buf; /* Buffer for IPC_INFOn (Linux-specific) */n ;nint semop ( int semid, struct s

27、embuf *opsptr, unsigned nops);n功能：就是对信号量集合中的信号量进行PV操作n参数： semid, 指定要操作的集合n opsptr,n struct sembufn unsigned short sem_num; /* semaphore number */n short sem_op; /* semaphore operation */n short sem_flg; /* operation flags */n ;n 成员分析：n sem_num 表示要操作的信号量的编号n sem_op, 表示进行P或者V操作， 比如：sem_op = 10(+10)n s

28、em_op = -10(-10)n sem_op = 0, 那么semop函数会等到该信号量的值变为0为止。n sem_flg, 0(最常用的)，表示semop函数的操作是阻塞的，直到成功为止。n IPC_NOWAIT，表示semop函数的操作是非阻塞的，如果操作没有成功，立刻返回。n SEM_UNDO（不常用），设置只对当前进程有效，不会保存到系统的信号量集合中。n nops, 调用一次semop要操作的信号量的个数n返回值：成功0， 失败-1 linux 管道、消息队列、共享内存的对比管道、消息队列、共享内存的对比 n管道的优点是不需要加锁，缺点是默认缓冲区太小，只有4K，同时只适合父子进

29、程间通信，而且一个管道只适合单向通信，如果要双向通信需要建立两个。而且不适合多个子进程，因为消息会乱，它的发送接收机制是用read/write这种适用流的，缺点是数据本身没有边界，需要应用程序自己解释，而一般消息大多是一个固定长的消息头，和一个变长的消息体，一个子进程从管道read到消息头后，消息体可能被别的子进程接收到linux 管道、消息队列、共享内存的对比管道、消息队列、共享内存的对比 n消息队列也不要加锁，默认缓冲区和单消息上限都要大一些，在我的suse10上是64K，它并不局限于父子进程间通信，只要一个相同的key，就可以让不同的进程定位到同一个消息队列上，它也可以用来给双向通信，不过稍微加个标识，可以通过消息中的type进行区分，比如一个任务分派进程，创建了若干个执行子进程，不管是父进程发送分派任务的消息，还是子进程发送任务执行的消息，都将type设置为目标进程的pid，因为msgrcv可以指定只接收消息类型为type的消息，这样就实现了子进程只接收自己的任务，父进程只接收任务结果linux 管道、消息队列、共享内存的对比管道、消息队列、共享内存的对比 n