安防监控 —— 软硬件环境分析与通信协议制定
一、硬件环境分析
要有分层意识、数据流意识
二、软件环境分析·
根据数据流向分析软件框架
软件框架也分为三部分：数据采集部分、A9数据采集与处理部分、Web显示部分
数据上行：
Zigbee —— > A9 ： Zigbee采集数据 ——> 填充到结构体 ——> 数据采集线程
A9 —— > Web ：数据刷新线程 ——> 共享内存、信号量 ——> cgi进程 ——> html (cgi进程完成C语言和html语言的交互)
数据下行：
Web ——> A9 ： html ——> cgi进程 ——> 消息队列 ——> 主线程 __接收用户请求线程 |——>LED线程
|------>蜂鸣器线程
|------>GPRS线程
A9 ——> Zigbee：主线程 __接收用户请求线程 |——>Zigbee线程
三、通信协议制定
分层分析：
web网页端显示部分： 环境信息 === 实时刷新环境数据 摄像头采集图像 === 采集监控信息 硬件控制 === 下发要去控制的命令 A9数据处理部分 创建进程、线程 每条线程做自己的事情 涉及到进程间通信 数据处理===>分发（上行数据 or 下行数据） A9-ZigBee数据采集部分 A9采集部分 ZigBee采集部分 (STM32平台)
数据流分析·：
数据上传： 数据下发： 制定通信的协议（结构体）： 数据要怎么上传，上传的目的是为了什么？ 数据要怎么下发，下发的目的又是为了什么？ 数据的上传： ====> 共享内存上传数据 ====> 显示并交给用户查看环境信息 数据的下发用于控制硬件：====> 消息队列下发数据 ===> 控制硬件改变环境
更具体的分层分析：
web网页端显示部分： 环境信息： adc电压数据 mpu6050的六轴数据 温度 湿度 摄像头采集图像： 硬件控制： 风扇 LED灯 蜂鸣器 GPRS ==== 发短信或打电话 A9数据处理部分 数据流向分析： 1、ZigBee(采集终端)-->A9（处理平台） 2、A9（处理平台）-->网页（显示平台） 3、网页（显示平台）-->A9（处理平台） 4、A9（处理平台）--->ZigBee(采集终端) A9-ZigBee采集部分 外设驱动 --------在应用层去获取外设的状态或数据 A9--------- 蜂鸣器 ------------------蜂鸣器报警 LED灯 ------------------卧室-厕所-楼道-公共照明 --------LED2-LED3-LED4-LED5 按键 ------------------按键触发中断---控制卧室和厕所灯-----LED2-LED3 ADC -----------------获取ADC的采样数据 mpu6050 ------------------获取MPU6050的六轴数据 zigbee------adc ------主---协调器 风扇 ------从---终端节点 下发命令控制风扇 温湿度 ------从---终端节点 上传温湿度数据 (光敏) 小结： | | | | | ZigBee | A9 | web | | | | | | adc | 蜂鸣器 | 环境信息：-----------------adc电压数据 | 风扇 | LED灯 | 摄像头采集:-----usb摄像头 mpu6050的六轴数据 | 温湿度 | 按键 | 硬件控制： |------风扇 温度 | （光敏） | ADC | | LED灯 湿度 mpu6050 蜂鸣器 四路led灯模拟数码管 GPRS 四路led灯模拟数码管
具体数据流分析：
数据流分析： 数据上传： ZigBee | 温湿度数据 | A9 | ADC采集 |-----------上传这些数据 加速计数据 | 陀螺仪数据 | 摄像头 | 视频流图像 | 数据下发： ZigBee： | 风扇 | A9： | 蜂鸣器 |-----打开设备节点控制硬件 LED灯 | 四路LED灯模拟的数码管 | GPRS： | 3G通信模块 |
宏定义设备文件：
#define GPRS_DEV "/dev/ttyUSB0"
#define ZIGBEE_DEV "/dev/ttyUSB1"
#define BEEPER_DEV "/dev/fsbeeper0"
#define LED_DEV "/dev/fsled0"
制定通信协议结构体：
1、数据的上传：
数据类型定义： typedef uint8_t unsigned char; =======参考： typedef uint16_t unsigned short; typedef uint32_t unsigned int; //考虑到内存对齐的问题 struct makeru_zigbee_info{ uint8_t head[3]; //标识位: 'm' 's' 'm' makeru-security-monitor uint8_t type; //数据类型 'z'---zigbee 'a'---a9 ------------->crc ...加密算法 <-------------- float temperature; //温度 float humidity; //湿度 float tempMIN;//温度下限 float tempMAX;//温度上限 float humidityMIN; //湿度下限 float humidityMAX; //湿度上限 uint32_t reserved[2]; //保留扩展位，默认填充0 //void *data; 内核预留的扩展接口 参考版 }; struct makeru_a9_info{ uint8_t head[3]; //标识位: 'm' 's' 'm' makeru-security-monitor uint8_t type; //数据类型 'z'---zigbee 'a'---a9 uint32_t adc； short gyrox; //陀螺仪数据,16位精度 short gyroy; short gyroz; short aacx; //加速计数据,16位精度 short aacy; short aacz; uint32_t reserved[2]; //保留扩展位，默认填充0 //void *data; 内核预留的扩展接口 参考版 }; //将A9-info结构体和Zigbee-info结构体进行再次封装 struct makeru_env_data{ struct makeru_a9_info a9_info; struct makeru_zigbee_info zigbee_info; }; //所有监控区域的信息结构体 struct env_info_client_addr { struct makeru_env_data monitor_no[MONITOR_NUM]; //数组 老家---新家 };
2、数据的下发：（采用消息队列的方式下发数据到下位机上）
数据的下发用于控制硬件： man msgsnd #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg); ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg); 消息队列用于通信的结构体： 包括数据类型和数据 将消息队列封装成函数，直接通过参数传递的方式来发送信息： int send_msg_queue(long type,unsigned char text) { struct msg msgbuf; msgbuf.type = 1L; msgbuf.msgtype = t; //具体的消息类型 msgbuf.text[0] = text; //控制命令字 if(msgsnd(msgid,&msgbuf,sizeof(msgbuf) - sizeof(long),0) == -1){ perror("fail to msgsnd type2"); exit(1); } return 0; } struct msgbuf { long mtype; /* message type, must be > 0 */ char mtext[1]; /* message data */ }; //消息队列结构体 #define QUEUE_MSG_LEN 32 struct msg { long type; //从消息队列接收消息时用于判断的消息类型 ==== 暂时不用 1L===home1 2L===home2 ... long msgtype;//具体的消息类型 === 指代控制的设备，是什么类型的设备 unsigned char text[QUEUE_MSG_LEN];//消息正文 ====> CMD 控制指定的设备 }; long msgtype;//具体的消息类型 消息类型的分配： 1L: LED控制 2L: 蜂鸣器控制 3L: 四路LED灯模拟的数码管 4L: 风扇 5L: 温湿度最值设置 6L-7L-8L-9L,用于个人的扩展 10L: 3G通信模块-GPRS switch(msgbuf.msgtype){ case 1L: ... break; .... default .... break; }
3、控制命令的制定：
消息队列接收消息： msgrcv (msgid, &msgbuf, sizeof (msgbuf) - sizeof (long), 1L, 0); 解析buf中的数据： printf ("Get %ldL msg\n", msgbuf.msgtype); printf ("text[0] = %#x\n", msgbuf.text[0]); A9-ZIGBEE通用指令 命令格式：一个字节，unsigned char 对应消息队列中正文的类型： (unsigned char 每两位只能表示4种设备，若要增加可用unsigned int) 8位 ---------------------------------------- 7 6 | 5 4 | 3 2 1 0 平台编号 | 设备编号 | 操作设备 ---------------------------------------- 位数 7654 3210 0 0 0x0000 0000 0 1 0x0100 0000 1 0 0x1000 0000 1 1 0x1100 0000 平台编号 0x00 0号-ZigBee平台 0x40 1号-A9/A53平台 0x80 2号-STM32平台（可以自己扩展） 0xc0 3号-avr arduino....保留(如果平台继续增多的话可以采用2个字节或多个字节来对设备进行 唯一的编号，比如A9类下的1号平台，2号平台，先分类，然后再具体标识设备) ---------------------------------------- 设备编号 操作掩码 0x00 LED 0x00 全部关闭 0x01 全部打开 0x02 打开LED2 0x03 打开LED3 0X04 打开LED4 0x05 打开LED5 0X10 打开流水灯 ---------------------------------------- 0x10 蜂鸣器 0x00 关闭 0x01 打开 0x02 自动报警关闭 0x03 自动报警打开 ---------------------------------------- 0x20 风扇 0x00 关闭风扇 0x01 打开风扇 ---------------------------------------- 0x30 数码管 0x0~0xF 显示0~F数字(四盏灯，对应0000-表示0,0001-表示1....1110-表示14) 0x0f 关闭数码管 led2-3-4-5 ---------------------------------------- 控制命令： 平台编号 + 设备编号 + 操作掩码 = 命令 (命令的封装) 例如： 0x00 + 0x20 + 0x01 = 0x21 风扇打开 0x40 + 0x10 + 0x01 = 0x51 蜂鸣器打开 0x40 + 0x30 + 0x08 = 0x78 数码管显示8 0x40 + 0x30 + 0x0f = 0x7f 关闭数码管 a 高位数据，b代表低位数据 short c unsigned char a ,b; c = a | b; c = a + b;
上行：封装的结构体====共享内存和信号量 ===>交给CGI（C语言和HTML语言之间的转化接口）===>交给HTML
下行：封装的命令字====消息队列 ====>msgbuf msgsnd===>控制命令字封装在msgsnd的msgbuf中 ===>A9端解析==>向下控制硬件
