【嵌入式Linux项目】基于Linux的全志H616开发板智能家居项目（语音控制、人脸识别、安卓APP和PC端QT客户端远程操控）有视频功能展示 |
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【嵌入式Linux项目】基于Linux的全志H616开发板智能家居项目（语音控制、人脸识别、安卓APP和PC端QT客户端远程操控）有视频功能展示
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目录 一、功能需求 二、开发环境 1、硬件： 2、软件： 3、引脚分配： 三、关键点 1、设计模式之工厂模式 2、线程 3、wiringPi库下的相关硬件操作函数调用 4、语音模块的串口通信 5、摄像头的实时监控和拍照功能 6、人脸识别 7、qt程序跨平台运行（编译成安卓APP） 四、编译和运行 五、视频功能展示 一、功能需求 火焰传感器检测到火焰时，蜂鸣器报警，直到无火焰时停止报警语音控制多个LED灯的开和关（二楼灯、餐厅灯、客厅灯、卫生间灯）语音开启摄像头，并在对应IP地址的网页上实时监控画面语音控制摄像头拍摄照片，存在当前文件夹下（通过filezilla将照片传到PC上查看）语言开启人脸识别功能，将拍摄照片与本人照片对比，识别成功蜂鸣器滴一声，失败滴四声通过socket网络，实现开发板跑服务端，安卓手机跑客户端APP或PC上位机跑客户端，实现手机或上位机远程发送指令完成以上功能，并实时将温湿度传感器所测数据在安卓APP或PC上位机的QT界面上显示 二、开发环境 1、硬件：Orangepi Zero2 全志H616开发板，语音模块SU-03T，摄像头模组OV9726，蜂鸣器，火焰传感器，4个LED等，4路继电器组，6v电源，若干杜邦线。 2、软件：MobaXterm、VS Code、FileZilla 3、引脚分配：在MobaXterm命令控制终端输入gpio readall可以查看开发板上的所有引脚。语音模块、蜂鸣器、火焰传感器和4路继电器组的引脚接线在下图框出。
由于加了温湿度传感器之后板子上引脚不够，所以在第二个视频演示时会把语言识别模块替换下来。温湿度传感器对应IO为，VCC--5V, GND--GND, DAT--3wPi。 三、关键点 1、设计模式之工厂模式工厂模式提供了一种将对象的实例化过程封装在工厂类中的方式。本文通过使用工厂模式，将对象的创建与使用代码分离，提供一种统一的接口来创建不同类型的对象。在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象（链表）。 //1.指令工厂初始化 pCommandHead = addVoiceContrlToInputCommandLink(pCommandHead);//串口 pCommandHead = addSocketContrlToInputCommandLink(pCommandHead); //2.设备控制工厂初始化 //四个LED+火灾+蜂鸣器+摄像头 pdeviceHead = addBathroomLightToDeviceLink(pdeviceHead); pdeviceHead = addUpstairLightToDeviceLink(pdeviceHead); pdeviceHead = addRestaurantLightToDeviceLink(pdeviceHead); pdeviceHead = addLivingroomLightToDeviceLink(pdeviceHead); pdeviceHead = addFireToDeviceLink(pdeviceHead); pdeviceHead = addBeepToDeviceLink(pdeviceHead); pdeviceHead = addCameraToDeviceLink(pdeviceHead); 2、线程主函数中创建了三个线程：语音线程、火焰检测线程、网络线程。 语音线程（voiceThread）：完成串口的配置和初始化，在while循环里每隔0.3s检查串口是否有语音命令词到来，有则执行对应操作。 火焰检查线程（socketThread）：while循环里每隔0.5s检测是否有火焰，有则蜂鸣器发出警报，知道无火焰。 网络线程（socketThread）：接收客户端指令，实现上位机远程发送指令完成 [ 功能要求 ] 所述功能；给客户端发送温湿度传感器所测数据，实时显示在QT界面上。 //1、接收客户端的指令控制灯和摄像头 执行指令功能与语音控制复用 //2、向客户端发送温湿度数据 void *socket_thread(){ struct sockaddr_in c_addr; memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in)); int clen = sizeof(struct sockaddr_in); socketHandler = findCommandByName("socketServer", pCommandHead); if(socketHandler == NULL){ printf("find socketHandler error\n"); pthread_exit(NULL); } printf("%s init success\n", socketHandler->commandName); socketHandler->Init(socketHandler, NULL, NULL); while(1){ c_fd = accept(socketHandler->sfd, (struct sockaddr *)&c_addr, &clen); piThreadCreate(read_thread); pthread_tempAndHumi_create(); } }在网络线程中，首先对套接字进行初始化配置，包括IPV4因特网协议、TCP协议的配置（socket），绑定IP地址和端口号（bind），通过套接字标识符监听对应端口（listen）并等待客户端接入（accept）。 客户端接入后，即创建读数据线程，在while循环中进程阻塞在read函数，直到客户端发出指令，指令的执行函数与语音模块的语音指令执行函数复用（voiceContrlFunc函数在第4小点展示）。例如：在QT界面按下 [开客厅灯] 按钮，客户端通过网络发出字符串"OLL" ，在服务端read读到指令放入socketHandler->command，调用函数voiceContrlFunc(socketHandler->command)执行指令。 同时客户端在接入之后会调用函数pthread_tempAndHumi_create()创建发数据的线程，即实时发送温湿度的数据，QT中配合信号槽接收数据并在QT界面上显示，代码如下。 void *read_thread(){ while(1){ int n_read = 0; memset(socketHandler->command, '\0', sizeof(socketHandler->command)); n_read = read(c_fd, socketHandler->command, sizeof(socketHandler->command));//n_read是读到字节数 voiceContrlFunc(socketHandler->command); if(n_read == -1){ perror("read"); } else if(n_read>0){ printf("\nget: %d, %s\n",n_read, socketHandler->command); } else{ printf("client quit\n"); break; } } }QT程序，控制开关客厅灯的函数： void Widget::on_livingRoomLight_clicked() { if(livingRoomLightFlag == 1){ //客户端向服务端发送消息 if(tcpSocket->state() == QAbstractSocket::ConnectedState){ ui->livingRoomLight->setText("关客厅灯"); tcpSocket->write("OLL"); ui->textBrowser->append("> 客厅灯已打开\n"); livingRoomLightFlag = 0; } else{ ui->textBrowser->append("请先与服务端连接！"); } } else{ if(tcpSocket->state() == QAbstractSocket::ConnectedState){ ui->livingRoomLight->setText("开客厅灯"); tcpSocket->write("CLL"); ui->textBrowser->append("> 客厅灯已关闭\n"); livingRoomLightFlag = 1; } else{ ui->textBrowser->append("请先与服务端连接！"); } } }QT程序中的信号槽连接和TCP网络读函数： connect(tcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(receiveMessages())); void Widget::receiveMessages() { QByteArray tmpByteArray = tcpSocket->readAll(); char* tempHumi; tempHumi = tmpByteArray.data(); ui->tempLabel->setText(QString::number(tempHumi[0])); ui->humiLabel->setText(QString::number(tempHumi[2])); } PC端QT界面
APP界面 3、wiringPi库下的相关硬件操作函数调用包括wiringPi库的初始化，蜂鸣器、火焰传感器、继电器组的输入输出引脚配置和高低电平设置。wiringP库下的串口配置和初始化。 4、语音模块的串口通信本文用的是全志H616芯片中的串口设备/dev/ttyS5，波特率115200，实现与语音模块的串口通信。语音模块收到我们发出的命令词，将命令词转化为16进制数据通过串口发送到开发板，在程序中完成对串口数据接收、存储、判断是哪种命令、执行对应命令的操作，包括开关二楼灯、餐厅灯、客厅灯、卫生间灯、开启摄像头、拍一张照片和人脸识别。 语音模块SU-03T需要烧入对应命令的SDK，本文配置的SDK是在智能公元/AI产品零代码平台上完成，免费的。 int get_voice_type(char *cmd) { if(!strcmp("OLL", cmd)) return OLL; if(!strcmp("ORL", cmd)) return ORL; if(!strcmp("OUL", cmd)) return OUL; if(!strcmp("OBL", cmd)) return OBL; if(!strcmp("CLL", cmd)) return CLL; if(!strcmp("CRL", cmd)) return CRL; if(!strcmp("CUL", cmd)) return CUL; if(!strcmp("CBL", cmd)) return CBL; if(!strcmp("OC" , cmd)) return OC ; if(!strcmp("TAP", cmd)) return TAP; if(!strcmp("OFR", cmd)) return OFR; perror("voice recognition failure"); } void voiceContrlFunc(char *cmd){ switch(get_voice_type(cmd)){ case OLL://OLL ASCII对应的16进制4f 4c 4c printf("open livingroom light\n"); struct Devices *tmpOpenLivingroomLight = findDeviceByName("livingroomLight", pdeviceHead); tmpOpenLivingroomLight->open(tmpOpenLivingroomLight->pinNum); break; case ORL://ORL 4f 52 4c printf("open restaurant light\n"); struct Devices *tmpOpenRestaurantLight = findDeviceByName("restaurantLight", pdeviceHead); tmpOpenRestaurantLight->open(tmpOpenRestaurantLight->pinNum); break; case OUL://OUL 4f 55 4c printf("open upstair light\n"); struct Devices *tmpOpenUpstairLight = findDeviceByName("upstairLight", pdeviceHead); tmpOpenUpstairLight->open(tmpOpenUpstairLight->pinNum); break; case OBL://OBL 4f 42 4c printf("open bathroom light\n"); struct Devices *tmpOpenBathroomLight = findDeviceByName("bathroomLight", pdeviceHead); tmpOpenBathroomLight->open(tmpOpenBathroomLight->pinNum); break; case CLL://CLL 43 4c 4c printf("close livingroom light\n"); struct Devices *tmpCloseLivingroomLight = findDeviceByName("livingroomLight", pdeviceHead); tmpCloseLivingroomLight->close(tmpCloseLivingroomLight->pinNum); break; case CRL://CRL 43 52 4c printf("close restaurant light\n"); struct Devices *tmpCloseRestaurantLight = findDeviceByName("restaurantLight", pdeviceHead); tmpCloseRestaurantLight->close(tmpCloseRestaurantLight->pinNum); break; case CUL://CUL 43 55 4c printf("close upstair light\n"); struct Devices *tmpCloseUpstairLight = findDeviceByName("upstairLight", pdeviceHead); tmpCloseUpstairLight->close(tmpCloseUpstairLight->pinNum); break; case CBL://CBL 43 42 4c printf("close bathroom light\n"); struct Devices *tmpCloseBathroomLight = findDeviceByName("bathroomLight", pdeviceHead); tmpCloseBathroomLight->close(tmpCloseBathroomLight->pinNum); break; case OC://OC 4f 43 printf("open camera\n"); printf(" -------------------------------------------------------------------\n"); printf(" --\033[1;32m 已开启摄像头，请到指定网页观看画面 https//192.168.43.206:8081 \033[0m--\n");//黄色字体 printf(" -------------------------------------------------------------------\n"); printf("\n"); break; case TAP://TAP 54 41 50 printf("take a picture\n"); struct Devices *tmpTakeAPictureCamera = findDeviceByName("camera", pdeviceHead); tmpTakeAPictureCamera->takeAPicture(); printf(" --------------------------------------\n"); printf(" --\033[1;32m 已拍照，请在当前文件夹下查看照片 \033[0m--\n");//黄色字体 printf(" --------------------------------------\n"); printf("\n"); break; case OFR://OFR 4f 46 52 printf("open face recognition\n"); struct Devices *tmpFaceRecCamera = findDeviceByName("camera", pdeviceHead); tmpFaceRecCamera->faceRecognition(); break; } }
参考这篇文章：(1031条消息) 香橙派Orange Pi Zero 2开发板配置USB摄像头的方法_阿龙还在写代码的博客-CSDN博客 6、人脸识别通过命令词【人脸识别】让摄像头拍摄一张照片并与本地的本人照片做对比，成功则蜂鸣器滴一声，失败则滴四声。人脸识别的处理程序调用的是翔云OCR人脸识别 (netocr.com)的人脸识别API，该接口地址https://netocr.com/api/faceliu.do是https协议的地址，https协议是在http和tcp之间多添加了一层，进行身份验证和数据加密。 若要访问https协议的地址，则需要用到Libcurl这个跨平台的网络协议库，配合OpenSSL库，就可以访问https协议的接口。（编译OpenSSL支持Libcurl的https访问，如果直接编译Libcurl，只能访问http不能访问https，需要OpenSSL库才能访问https）
camera.c #include "contrlDevices.h" #include #include #include #include #include #include #include #include extern struct Devices *pdeviceHead;//extern表面变量或函数是定义在其他文件中，声明 为全局变量在该源文件使用 struct Devices* findDeviceByName(char *name, struct Devices *phead); #define true 1 #define false 0 struct Devices camera; char buf[1024] = {'\0'};//全局 void cameraTakeAPicture(){ system("(fswebcam -d /dev/video0 --no-banner -r 1280x720 -S 5 ./image.jpg) > tmpFile");//照片存放在当前目录下 } size_t readData(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, void *stream){ strncpy(buf, ptr, 1024); } char *getPicBase64FromFile(char *filePath){ char *bufPic = NULL; char cmd[128] = {'\0'}; sprintf(cmd, "base64 %s > tmpFile", filePath); system(cmd);//图片的base64流数据存入tmpFile文件中 int fd = open("./tmpFile", O_RDWR); int filelen = lseek(fd, 0, SEEK_END); lseek(fd, 0, SEEK_SET);//重新让文件的光标回到初始位置 bufPic = (char *)malloc(filelen + 2);//+1也可以 多加点没毛病 memset(bufPic, '\0', filelen + 2); read(fd, bufPic, filelen); close(fd); system("rm -f tmpFile"); return bufPic; } void cameraFaceRecognition(){ camera.takeAPicture(); CURL *curl; CURLcode res; char *postString; char *img1; char *img2; char *key = "DYRrmZz2rTwYGywyWdhKzR"; char *secret = "56bc8e083a9b4d9fbf590413ddcb3a61"; int typeId = 21; char *format = "xml"; char *bufPic1 = getPicBase64FromFile("./image.jpg"); char *bufPic2 = getPicBase64FromFile("./zyl.jpg"); int len = strlen(key) + strlen(secret) + strlen(bufPic1) + strlen(bufPic2) + 128; postString = (char *)malloc(len); memset(postString, '\0', len);//sizeof(postString)替换成len,因为postString是指针 sprintf(postString, "&img1=%s&img2=%s&key=%s&secret=%s&typeId=%d&format=%s", bufPic1, bufPic2, key, secret, 21, format);//拼接字符串 curl = curl_easy_init(); if (curl){ curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_COOKIEFILE, "/tmp/cookie.txt"); // 指定cookie文件 curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_POSTFIELDS, postString); // 指定post内容 curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_URL,"https://netocr.com/api/faceliu.do"); // 指定url curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEFUNCTION, readData);//当有数据回来 调用回调函数 res = curl_easy_perform(curl); struct Devices *beepHandler = findDeviceByName("beep", pdeviceHead); if(strstr(buf, "是") != NULL){ beepHandler->open(beepHandler->pinNum); usleep(300000); beepHandler->close(beepHandler->pinNum); printf("\n"); printf(" -----------------------------------\n"); printf(" --\033[1;32m 人脸识别成功: the same person \033[0m--\n");//绿色字体 printf(" -----------------------------------\n"); printf("\n"); } else{ int i = 4; while(i--){ beepHandler->open(beepHandler->pinNum); usleep(200000); beepHandler->close(beepHandler->pinNum); usleep(100000); } printf("\n"); printf(" ------------------------------------\n"); printf(" --\033[1;31m 人脸识别失败: different person \033[0m--\n");//红色字体 printf(" ------------------------------------\n"); printf("\n"); } curl_easy_cleanup(curl); } } //实例化对象 struct Devices camera = { .deviceName = "camera", .takeAPicture = cameraTakeAPicture, .faceRecognition = cameraFaceRecognition }; struct Devices* addCameraToDeviceLink(struct Devices *phead){ if(phead == NULL){ return &camera; } else{//头插 camera.next = phead; phead = &camera; return phead; } } 7、qt程序跨平台运行（编译成安卓APP）搭建环境所需的安装包：
编译时需要用到一些库文件和该库文件里的头文件，用到温湿度传感器时加上tempAndHumi.c gcc bathroomLight.c livingroomLight.c restaurantLight.c upstairLight.c socketContrl.c voiceContrl.c fireDetection.c beep.c camera.c usartContrl.c main.c -I ../httpHandler/curl-7.71.1/_install/include/ -L ../httpHandler/curl-7.71.1/_install/lib/ -lcurl -lwiringPi -lpthread运行： sudo ./a.out 五、视频功能展示智能家居功能展示 PC端QT界面功能展示 安卓app功能展示 |
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