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第1篇：計算機視覺技術課程范文

Zhang Wanliang

（四川信息職業技術學院，廣元 628017）

（Sichuan Information Technology College，Guangyuan 628017，China）

摘要：嵌入式技術是繼IT網絡技術之后，又一個新的信息技術發展方向。嵌入式技術發展潛力巨大,很多院校都開設嵌入式技術專業，但是由于專業門檻高，市場需求動手能力強的畢業生。所以，在嵌入式專業的課程中實踐訓練環節就必不可少。為此我們開發了一套智能家居系統實訓平臺來滿足師生及有關工程技術人員嵌入式項目開發、嵌入式綜合實訓、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.

關鍵詞：嵌入式技術 智能家居系統 ARM開發板 傳感器

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

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

0引言

嵌入式系統是嵌入到對象體系中的專用計算機系統，以嵌入式計算機為核心的嵌入式系統是繼IT網絡技術之后，又一個新的信息技術發展方向。目前，嵌入式設備已廣泛應用于制造業、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費電子等領域。巨大的嵌入式技術商業市場使許多高校看到了發展方向，紛紛開設嵌入式技術課程。高職院校進軍嵌入式領域已取得了不小成績，但目前高職院校在嵌入式人才培養方面，特別是綜合實訓環節的開展上，還存在很多不足，影響了人才培養質量。開發一套完整的嵌入式綜合實訓系統以及配套的實訓項目，對開展學生科學實踐活動具有積極意義。

1系統分析

智能家居系統由ARM開發板、系統擴展板、GSM模塊、USB攝像頭、無線網絡等接口設備組成，系統架構如圖1所示。其中：①開發板平臺基于ARM9的OK2440，主要完成視頻數據采集、無線視頻數據傳輸、對GSM收發的短消息進行解析和處理、以及對系統擴展板進行控制；②擴展板電路主要負責傳感器數據的采集、家用電器開關的控制、接收和處理來自開發平臺的控制信息以及將傳感器報警信息、家用電器開關狀態信息反饋給平臺；③GSM模塊負責短消息的收發；④USB攝像頭負責視頻數據的采集；所有的監視信息通過無線網絡系統傳輸到小區的服務器中，從而實現對危及人民生命和財產安全如火災、煤氣泄漏、外人非法入侵等情況需要有效的監視。下位機控制系統是STC89C52低功耗可在線編程單片機。ARM開發板以S3C2440嵌入式微處理器為主控制器，結合了光電傳感器、煤氣傳感器、溫度傳感器等傳感器技術及通信技術。

該系統中融入家電智能控制，GSM通信，視頻監控，傳感器監測，internet網絡通訊，是一個適用于多種環境的集成系統。

本系統使用VMware+Red hat linux操作系統，軟件開發平臺采用嵌入式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用戶界面設計

為了使系統更加方便使用，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。Qtopia是Trolltech公司為采用嵌入式Linux操作系統的消費電子設備而開發的綜合應用平臺，它基于Qt/Embedded框架，所以在編譯Qtopia之前先要搭建好Qt/Embedded框架。

系統窗體界面包括：GSM窗體（設置接收手機號碼，短信服務中心號碼），傳感器狀態顯示窗體（包括紅外，煤氣，煙塵傳感器的狀態），攝像頭應用程序窗體（顯示現場圖像），網絡應用程序client窗體（設置服務器IP）。

要使窗體控件響應相應的事件，必須給控件添加相應的 “信號與槽函數”的映射。首先在類當中添加槽函數然后在cpp文件當中添加對應成員函數，最后添加信號與槽映射函數，即通過調用QObject對象的connect函數來將某個對象的信號與另外一個對象的槽函數相關聯。

3軟件設計

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據，內核通過提供read、write、select、open、close供應用程序調用，在設計串口通信類，就是對這幾個函數的運用。

3.2 網絡通信編程（圖4）Internet上的TCP/IP網絡編程，必須用到Socket接口。Socket接口是TCP/IP網絡的API，Qt Socket對Socket函數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，實現網絡編程。

3.3 視頻數據采集該功能模塊主要實現：數據的采集與顯示、視頻數據發送、發送視頻數據。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函數和少量C++類構成，實現了圖像處理和計算機視覺方面的很多通用算法。構建OpenCV開發環境需要執行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及相應的符號鏈接。攝像頭數據采集流程如圖5。

3.4 GSM 收發短信SMS協議規范：SMS（Short Messaging Service）是最早的短消息業務協議，而且也是現在普及率最高的一種短消息業務協議規范。目前，這種短消息的長度被限定在140字節之內，這些字節可以是文本的。

AT指令集是從終端設備（TE）或數據終端設備（DTE）向終端適配器（TA）或數據電路終端設備（DCE）發送的。通過TA，TE發送AT指令來控制移動臺（MS）的功能，與GSM網絡業務進行交互。用戶可以通過AT指令進行呼叫、短信、電話本、數據業務、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議是一些AT指令集，AT指令是以AT作首，字符結束的字符串，AT指令的響應數據包在中。

5結語

本文討論了嵌入式實訓平臺的實現方法及應用的主要技術，主要使用飛凌嵌入式開發板再加單片機擴展板實現平臺監控室內的煤、氣、電、溫度、濕度等。由于僅僅滿足學生實訓的要求，所以該平臺還存在自身電路的局限，工業現場的環境干擾造成電路還不夠穩定，系統功能還有待于完善。

參考文獻：

[1]嵌入式Linux系統開發.深圳市億道電子技術有限公司，2009.

[2]OK2440 Linux實驗指導手冊.保定飛凌嵌入式技術有限公司，2009.

[3]嵌入式Linux應用程序開發[M].華清遠見嵌入式培訓中心人民郵電出版社，2010.