物联网仓储系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,物联网仓储系统,项目组员：,董亚军,郝贤森,赵星达,姜兆勇,张超 刘继琛 张立东,汇报人：,董亚军,第1页,项目分工：,根本程：董亚军郝贤森,系统移植：赵星达,M0：张立东姜兆勇,Web、CGI：刘继琛 张超,第2页,物联网介绍,物联网是新一代信息技术主要组成部分。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互联网”。这有两层意思：第一，物联网关键和基础依然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展网络；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“物物相连互联网”。物联网经过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展第三次浪潮。物联网是互联网应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。所以，应用创新是物联网发展关键，以用户体验为关键创新2.0是物联网发展灵魂。,第3页,物联网定义,最初在1999年提出：即经过射频识别（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、监控和管理一个网络。简而言之，物联网就是“物物相连互联网”。,第4页,物联网定义,中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎全部技术与计算机、互联网技术结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时实时共享以及智能化搜集、传递、处理、执行。广义上说，当下包括到信息技术应用，都能够纳入物联网范围。,第5页,项目总流程,第6页,项目介绍,经过,web端远程访问服务器，到达对数据采集，查看实时仓库信息。发生异常时进行报警、做出对应处理。,经过,web,端远程控制，当货物进出仓库时进行统计。,这个方案主要用到了下面技术：,第7页,物联网仓储系统设计技术,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、重力感应等）,Cortex-M0 ARM 微控制器技术,I2C、SPI、中止、单总线、A/D、PWM、UART等各种接口技术,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,第8页,全局结构体定义,/仓库货物信息,struct storage_goods_info,unsigned char goods_type;/货物类型，用数字表示,unsigned int goods_count;/货物数量,;,第9页,全局结构体定义,/某个仓库全部信息,struct storage_info,unsigned char storage_status;,unsigned char led_status;,unsigned char buzzer_status;,unsigned char fan_status;,unsigned char seg_status;,signed char x;,signed char y;,signed char z;,float temperature;,float temperatureMIN;,第10页,全局结构体定义,float temperatureMAX;,float humidity;,float humidityMIN;,float humidityMAX;,float illumination;,float illuminationMIN;,float illuminationMAX;,float battery;,float adc;,struct storage_goods_info goods_infoGOODS_NUM;,;,第11页,全局结构体定义,/全部仓库信息结构体,struct env_info_clien_addr,struct storage_info storage_noSTORAGE_NUM;,;,/消息队列结构体,struct msg,long type;/从消息队列接收消息时用于判断消息类型,long msgtype;/详细消息类型,unsigned char textQUEUE_MSG_LEN;/消息正文,;,第12页,第13页,用到线程,其中用到线程以下：,pthread_client_request():处理消息队列里请求线程.,pthread_refresh():更新共享内存里实时数据.,pthread_sqlite():数据库线程.,pthread_transfer():接收M0数据线程.,pthread_analysis():M0数据分析线程.,pthread_sms():短信模块控制线程.（未使用）,pthread_buzzer():A,9,蜂鸣器控制线程.,pthread_led():A,9,LED模块线程.,pthread_camera():摄像头模块控制线程.,第14页,线程和进程区分：,线程：是一个轻量级进程，线程存在于进程中。,线程和进程一样都会被操作系统调度（时间片）,通常线程指是共享相同地址空间多个任务。,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。,进程拥有独立运行空间，一个进程瓦解后，在保护模式下并不会影响其它进程。一个进程中能够包含有多个线程，而一个线程只能包含在进程中。一个线程拥有自己独有局部变量栈，不过没有独立空间，一个进程中多个线程共同共享一块资源，所以当一个线程瓦解后此进程也会瓦解。所以多进程要比多线程健壮性要好，不过，多进程效率比较低。当需要并行操作和共享一些变量最好使用多线程模式。,第15页,线程,创建：创建一个线程,int pthread_create(pthread_t*thread,const pthread_attr_t,*attr,void*(routine)(void*),void*arg),参数：thread,线程标识符（类似于进程pid号）,attr,用于指定创建线程属性，通常为NULL（不需要设置）,routine，函数指针，该函数就是线程主体,arg,就是传递给函数参数。,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,第16页,线程,int pthread_exit(void*value_ptr),功效：只会造成当前线程退出函数,参数：就是传递退出状态（指针）,通常使用：pthread_exit(0);,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,进程对已经退出线程必须要做回收线程资源操作（不然会产生僵尸线程）,int pthread_join(pthread_t thread,void*value_ptr),功效：阻塞等候回收退出线程资源,参数：thread,就是指定要回收线程资源,value_ptr,就是接收到线程退出状态。,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,第17页,线程控制,控制线程：,互斥锁：主要用来保护临界资源（可是变量，后者是代码段）,任何时刻最多只能有一个线程能访问该资源,相关函数接口：,int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,pthread_mutexattr_t*attr),功效：锁初始化函数，即生成一把锁,参数：mutex,是锁标识符,attr，设置锁属性，通常为NULL。,返回值：返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,第18页,线程控制,int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex),功效：阻塞等候直到这把锁申请成功为止，对临界资源进行上锁操作,参数：mutex，就是指定一把锁,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex),功效：对临界资源进行解锁操作,参数：mutex，就是指定要解开锁,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,int pthread_mutex_destroy(pthreadmutex_t*mutex);,功效：销毁一把指定锁,参数：mutex，就是指定要销毁锁,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,注意：为了防止死锁：在申请多把锁时，全部线程都按照一样次序去申请。,第19页,线程之间通信,-,条件变量,int pthread_cond_init(pthread_cond_t*restrict cond,const pthread_condattr_t*restrict attr);,功效：初始化一个条件变量,参数：cond,就是条件变量标识符,attr,通常为NULL即可,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,int pthread_cond_wait(pthread_cond_t*restrict cond,pthread_mutex_t*restrict mutex);,功效：条件睡眠，直到被指定条件唤醒为止,参数：cond,就是指定睡眠 条件，未来被唤醒时也必须满足该条件,mutex,该函数睡眠时必须提前加上一把锁,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,将锁解开；当该函数被唤醒时，需要重新加上这把锁，假如发觉这把锁被其它线程,占用，那么该函数唤醒操作就失败了，继续睡眠。,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,第20页,线程之间通信,-,条件变量,int pthread_cond_signal(pthread_cond_t*cond);,功效：就是唤醒睡眠在cond条件上线程，不过只能唤醒一个线程,参数：cond,就是指定要唤醒条件,返回值：成功返回0，失败返回非负错误号,int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t*cond);,功效：唤醒全部睡眠这个条件上线程,int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t*cond);,功效：就是销毁条件变量,第21页,处理消息队列请求线程,第22页,消息对列,创建/打开消息队列对象,int msgget(key_t key,int flag);,参数：key,ftok()函数返回值，用于确保多个进程操作同一个消息队列,flag,IPC_CREAT IPC_EXCL 和共享内存一样,返回值：成功返回消息队列标识符，失败-1,比如：msgget(key,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；,第23页,消息对列,int msgsnd(int msqid,const void*msgp,size_t msgsz,int msgflg);,参数：msgid,msgget返回值,msgp,要发送数据指针，有指定数据格式。,struct msgbuf,long mtype;/*message type,must be 0*/,数据类型，能够自定义；/*message data*/,int a;char b;float f;,;,msgsz,发送消息正文长度=sizeof(struct msgbuf)-sizeof(long),msgflg,IPC_NOWAIT 以非阻塞方式发送消息，假如发送不成功，那么不会阻塞，立刻返回。,0（惯用），以阻塞方式发送消息，假如发送不成功，那么阻塞等候，直到发送成功为止。,返回值：成功0，失败-1,第24页,消息队列,ssize_t msgrcv(int msqid,void*msgp,size_t msgsz,long msgtyp,int msgflg);,参数：msqid,msgget返回值,msgp,用于接收读取到消息，固定格式，必须和发送类型保持一致。,msgsz,依然要接收消息正文长度,msgtyp,0,表示读取第一条消息,0,表示读取指定类型消息(最惯用),0,接收消息队列中类型值大于msgtyp绝对值且类型值又最小消息,msgflg,IPC_NOWAIT 以非阻塞方式接收消息，假如接收不成功，那么不会阻塞，立刻返回。,0（惯用），以阻塞方式接收消息，假如接收不成功，那么阻塞等候，直到接收成功为止。,返回值：实际接收到消息正文字节个数，失败-1.,第25页,消息对列,消息队列控制函数,int msgctl(int msgqid,int cmd,struct msqid_ds*buf);,参数：,msgqid,就是控制消息队列,cmd:,IPC_STAT (获取对象属性),属性保留在第三个参数上,IPC_SET(设置对象属性)，第三个参数保留是要修改属性,IPC_RMID(删除对象)，此时第三个参数为NULL即可,返回值：返回值和cmd相关系，失败-1.,第26页,共享内存,第27页,共享内存,共享内存：是一个最为高效进程间通信方式，进程能够直接读写内存，而不需要任何数据拷贝,注意：因为多个进程共享一段内存，所以也需要依靠某种同时机制来控制对它写操作，如互斥锁和信号量等,#include,key_t ftok(const char*pathname,int proj_id);,功效：就是生成key值。,参数：pathname,任意一个存在路径都能够,proj_id,只要低8位（二进制）不全为0数都能够,返回值：成功key值，失败-1.,比如：key=ftok(.,a);,第28页,共享内存,创建/打开共享内存：创建于当前系统上，保留到系统关闭为止。,int shmget(key_t key,int size,int shmflg);,参数：key,用于唯一标识一块共享内存，未来其它进程需要使用一样key值。,IPC_PRIVATE，表示该物理空间只能自己用，无法和其它进程共享。,ftok()函数返回值,size,要申请共享内存物理空间，/usr/inclue/linux/shm.h中包含限制,shmflg,IPC_CREAT IPC_EXCL,IPC_CREAT 假如共享内存不存在，则创建一个共享内存，不然打开操作。,IPC_EXCL 只有在共享内存不存在时候，新共享内存才建立，不然就产生错误。,返回值：就是共享内存标识符（大于0），失败-1.,比如：key=ftok(.,a);,int shmid;,shmid=shmget(key,512,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)；,第29页,共享内存,映射共享内存，即把指定共享内存映射到进程地址空间用于访问,void*shmat(int shmid,const void*shmaddr,int shmflg);,参数：shmid,就是shmget返回值,shmaddr,用于指定共享内存映射到当前进程那个起始地址上,假如为NULL，那么系统帮助进程分配（最惯用）,假如非NULL，那么就是自己指定（必须确保这块空间没有被使用）,shmflg,指定进程对该内存区域读写权限,假如为SHM_RDONLY，那么当前进程只读,假如为0，那么当前进程可读可写（最惯用）,返回值：返回当前进程和共享内存映射后起始地址,失败返回为（void*）（-1）,第30页,共享内存,撤消共享内存映射,int shmdt(const void*shmaddr);,参数：shmaddr,就是shmat返回值,返回值：成功0，失败-1,操作共享内存对象,int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);/获取共享内存状态，并把相关属性赋值给buf,功效：控制共享内存对象,参数：shmid,shmget返回值,cmd:IPC_STAT (获取对象属性),属性保留在第三个参数上,IPC_SET(设置对象属性)，第三个参数保留是要修改属性,IPC_RMID(删除对象)，此时第三个参数为NULL即可,返回值：返回值和cmd相关系，失败-1.,比如：shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);,第31页,访问共享内存,创建/打开信号量集合,int semget(keyt key,int nsems,int semflg);,参数：,key,ftok()返回值,nsems,指定信号量集合中信号量个数,semflg,IPC_CREAT,IPC_EXCL,IPC_CREAT 假如共享内存不存在，则创建一个共享内存，不然打开操作。,IPC_EXCL 只有在共享内存不存在时候，新共享内存才建立，不然就产生错误。,返回值：返回该集合标识符，失败-1.,第32页,int semctl(int semid,int semnum,int cmd,.);,功效：信号量集合控制,参数：,semid,指定要操作集合,semnum,要操作信号量编号，编号从0开始,cmd,GETVAL：获取信号灯值,返回值是取得值。,比如：value=semctl(semid,0,GETVAL)；,SETVAL：设置信号灯值，需要用到第四个参数。所以在设置信号灯值时应该及时设置共用体semun值,第四个参数类型以下：,union semun,int val;/*Value for SETVAL*/,struct semid_ds*buf;/*Buffer for IPC_STAT,IPC_SET*/,unsigned short *array;/*Array for GETALL,SETALL*/,struct seminfo *_buf;/*Buffer for IPC_INFO,(Linux-specific)*/,;,第33页,int semop(int semid,struct sembuf *opsptr,unsigned nops);,功效：就是对信号量集合中信号量进行PV操作,参数：semid,指定要操作集合,opsptr,struct sembuf,unsigned short sem_num;/*semaphore number*/,short sem_op;/*semaphore operation*/,short sem_flg;/*operation flags*/,;,组员分析：,sem_num 表示要操作信号量编号,sem_op,表示进行P或者V操作，比如：sem_op=10(+10),sem_op=-10(-10),sem_op=0,那么semop函数会等到该信号量值变为0为止。,sem_flg,0(最惯用)，表示semop函数操作是阻塞，直到成功为止。,IPC_NOWAIT，表示semop函数操作是非阻塞，假如操作没有成功，立刻返回。,SEM_UNDO（不惯用），设置只对当前进程有效，不会保留到系统信号量集合中。,nops,调用一次semop要操作信号量个数,返回值：成功0，失败-1,第34页,linux 管道、消息队列、共享内存对比,管道优点是不需要加锁，缺点是默认缓冲区太小，只有4K，同时只适合父子进程间通信，而且一个管道只适合单向通信，假如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，它发送接收机制是用read/write这种适用流，缺点是数据本身没有边界，需要应用程序自己解释，而普通消息大多是一个固定长消息头，和一个变长消息体，一个子进程从管道read到消息头后，消息体可能被别子进程接收到,第35页,linux 管道、消息队列、共享内存对比,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suse10上是64K，它并不局限于父子进程间通信，只要一个相同key，就能够让不一样进程定位到同一个消息队列上，它也能够用来给双向通信，不过稍微加个标识，能够经过消息中type进行区分，比如一个任务分配进程，创建了若干个执行子进程，不论是父进程发送分配任务消息，还是子进程发送任务执行消息，都将type设置为目标进程pid，因为msgrcv能够指定只接收消息类型为type消息，这么就实现了子进程只接收自己任务，父进程只接收任务结果,第36页,linux 管道、消息队列、共享内存对比,共享内存几乎能够认为没有上限，它也是不局限与父子进程，采取跟消息队列类似定位方式，因为内存是共享，不存在任何单向限制，最大问题就是需要应用程序自己做互斥，有以下几个方案,1 只适用两个进程共享，在内存中放一个标志位，一定要申明为volatile，大家基于标志位来互斥，比如为0时第一个能够写，第二个就等候，为1时第一个等候，第二个能够写/读,2 也只适用两个进程，是用信号，大家等候不一样信号，第一个写完了发送信号2，等候信号1，第二个等候信号2，收到后读取/写入完，发送信号1，它不是用更多进程是因为即使父进程能够向不一样子进程分别发送信号，不过子进程收到信号会同时访问共享内存，产生不一样子进程间竞态条件，假如用多块共享内存，又存在子进程发送结果通知信号时，父进程收到信号后，不知道是谁发送，也意味着不知道该访问哪块共享内存，即使子进程发送不一样结果通知信号，因为等候信号一定是阻塞，假如某个子进程意外终止，父进程将永远阻塞下去，而不能超时处理,3 采取信号量或者msgctl自己加锁、解锁功效，不过后者只适合用于linux,第37页,linux 管道、消息队列、共享内存对比,总结：,管道是最弱，只适合有限场景；,消息队列能适合大部分场景，缺点是默认缓冲也比较小，不过这个能够调整，前提是你有管理员权限；,共享内存是最强大，只是要做互斥,第38页,遇见问题,1.,线程之间通信,采取条件变量形式（注意加锁）,2.,信号量使用,注意初始化时不能屡次初始化。,3.,不能通讯：,ipcs-m 查看当前系统上共享内存,ipcrm-m shmid 删除共享内存标识符shmid共享内存,在程序中能够使用system（“ipcs-m”），注意system不可传参数,ipcs-q 查看当前系统上存在消息队列对象,ipcrm-q msgid 删除当前系统上指定消息队列对象,ipcs-s 查看当前系统上存在信号量集合,ipcrm-s semid 删除当前系统上指定id信号量集合,第39页,总结,物联网仓储系统基本上郎阔了嵌入式大部分知识，经过自己编写对一个实例化项目对嵌入式有了比较清楚地认识。对自己认知和以后学习起到了引领作用。感激各位老师在这段时间教诲，同时感激各位同学，这段时间相处非常愉快。,第40页,