基于orangePi的智能家居系统

news2024/9/19 9:43:07

目录

 一.接线图

1.orangePi接线

2.继电器接线 

二.语音模块的配置

1.pin脚的配置

2.命令词自定义信息

 三.测试

1.通过gpio指令测试烟雾检测器是否正确连接

2.编写脚本测试其他模组接线是否正常

四.人脸识别方案

1.首先开通人脸搜索识别服务

2. 点击产品控制台，向人脸数据库中添加人脸样本数据

3.去香橙派终端执行此命令，下载阿里云SDK包

4.下载完成后，配置环境变量

5.切换至下列目录，点击人脸搜索示例代码

6.封装python代码为一个函数，并且取返回结果中最大的score值作为最终比对结果

7.C语言调用python阿里云接口

五.POSIX消息队列

1.基本API用法

 2. mq_notiy函数的使用

六.智能家居的实现

1.项目的整体框架大致如下：

2.整个项目开启4个监听线程，分别是：

3.项目结构大致如下

3.1首先，从香橙派上利用apt download下载依赖包的头文件和库文件，并拷贝到宿主机里：

3.2解压到/home/mi/Desktop/smarthome/3rd/下

3.3编写Makefile

3.4智能家居具体代码实现

face.py

face.c

face.h

msg_queue.c

msg_queue.h

myoled.c

myoled.h

socket.c

socket.h

control.c

control.h

gdevice.c

gdevice.h

global.h

voice_interface.c

voice_interface.h

smoke_interface.c

smoke_interface.h

socket_interface.c

socket_interface.h

receive_interface.c

receive_interface.h

4.inih解析库介绍

定义设备控制ini文件gdevice.ini

5.Makefile文件编写

 一.接线图

1.orangePi接线

2.继电器接线 

二.语音模块的配置

进入语音模块官网  http://www.smartpi.cn/#/  ，配置词条和识别后的串口输出指令。

1.pin脚的配置

2.命令词自定义信息

 三.测试

1.通过gpio指令测试烟雾检测器是否正确连接

sudo gpio mode 6 input   设置引脚6为输入状态

sudo gpio readall              查看引脚6为高电压（此时无烟）

sudo gpio readall              查看引脚6为变为了低电压（此时有烟）

2.编写脚本测试其他模组接线是否正常

gpio mode 2 out #卧室灯
gpio mode 5 out #课厅灯
gpio mode 7 out #电磁锁
gpio mode 8 out #风扇
gpio mode 9 out #蜂鸣器

#全部拉高，继电器断开
for i in 2 5 7 8 9
do
    gpio write $i 1
done

for i in 2 5 7 8 9
do
    gpio write $i 0
    sleep 3
    gpio write $i 1
done

四.人脸识别方案

这里采用的是阿里云的人脸识别方案通义实验室视觉智能开放平台

1.首先开通人脸搜索识别服务

2. 点击产品控制台，向人脸数据库中添加人脸样本数据

3.去香橙派终端执行此命令，下载阿里云SDK包

4.下载完成后，配置环境变量

在 ~/.bashrc 和 /etc/profile 的末尾输入下面俩行(替换为你自己的阿里云AccessKey)

export ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_ID=<access_key_id> 
export ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_SECRET=<access_key_secret>

5.切换至下列目录，点击人脸搜索示例代码

 

# -*- coding: utf-8 -*-
# 引入依赖包
# pip install alibabacloud_facebody20191230

import os
from alibabacloud_facebody20191230.models import SearchFaceRequest
from alibabacloud_tea_openapi.models import Config
from alibabacloud_facebody20191230.client import Client
from alibabacloud_tea_util.models import RuntimeOptions

config = Config(
    # 创建AccessKey ID和AccessKey Secret，请参考https://help.aliyun.com/document_detail/175144.html。
    # 如果您用的是RAM用户的AccessKey，还需要为RAM用户授予权限AliyunVIAPIFullAccess，请参考https://help.aliyun.com/document_detail/145025.html。
    # 从环境变量读取配置的AccessKey ID和AccessKey Secret。运行代码示例前必须先配置环境变量。
    access_key_id=os.environ.get('ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_ID'),
    access_key_secret=os.environ.get('ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_SECRET'),
    # 访问的域名
    endpoint='facebody.cn-shanghai.aliyuncs.com',
    # 访问的域名对应的region
    region_id='cn-shanghai'
)
runtime_option = RuntimeOptions()
search_face_request = SearchFaceRequest(
  db_name='Face1',
    image_url='http://viapi-test.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/viapi-3.0domepic/facebody/SearchFace/SearchFace1.png',
    limit=2
)
try:
  # 初始化Client
  client = Client(config)
  response = client.search_face_with_options(search_face_request, runtime_option)
  # 获取整体结果
  print(response.body)
except Exception as error:
  # 获取整体报错信息
  print(error)
  # 获取单个字段
  print(error.code)
  # tips: 可通过error.__dict__查看属性名称

6.封装python代码为一个函数，并且取返回结果中最大的score值作为最终比对结果

# -*- coding: utf-8 -*-
# 引入依赖包
# pip install alibabacloud_facebody20191230
# face.py

import os
import io
from urllib.request import urlopen
from alibabacloud_facebody20191230.client import Client
from alibabacloud_facebody20191230.models import SearchFaceAdvanceRequest
from alibabacloud_tea_openapi.models import Config
from alibabacloud_tea_util.models import RuntimeOptions

config = Config(
    # 创建AccessKey ID和AccessKey Secret，请参考https://help.aliyun.com/document_detail/175144.html。
    # 如果您用的是RAM用户的AccessKey，还需要为RAM用户授予权限AliyunVIAPIFullAccess，请参考https://help.aliyun.com/document_detail/145025.html。
    # 从环境变量读取配置的AccessKey ID和AccessKey Secret。运行代码示例前必须先配置环境变量。
    access_key_id=os.environ.get('ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_ID'),
    access_key_secret=os.environ.get('ALIBABA_CLOUD_ACCESS_KEY_SECRET'),
    # 访问的域名
    endpoint='facebody.cn-shanghai.aliyuncs.com',
    # 访问的域名对应的region
    region_id='cn-shanghai'
)

def alibaba_face():
  search_face_request = SearchFaceAdvanceRequest()
  # 场景一：文件在本地
  stream0 = open(r'/tmp/SearchFace.jpg', 'rb')
  search_face_request.image_url_object = stream0

  #场景二：使用任意可访问的url
  #url = 'https://viapi-test-bj.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/viapi-3.0domepic/facebody/SearchFace1.png'
  #img = urlopen(url).read()
  #search_face_request.image_url_object = io.BytesIO(img)

  # 阿里云人脸数据库的名称为'default'
  search_face_request.db_name = 'default'
  search_face_request.limit = 5

  runtime_option = RuntimeOptions()

  try:
    # 初始化Client
    client = Client(config)
    response = client.search_face_advance(search_face_request, runtime_option)
    print(response.body)
    match_list = response.body.to_map()['Data']['MatchList']
    Scores = [item['Score'] for item in match_list[0]['FaceItems']] #set集合，无序不重复的数据集合
    max_score = max(Scores)
    # 获取整体结果
    value = round(max_score, 2)
    return value
  except Exception as error:
    # 获取整体报错信息
    print(error)
    # 获取单个字段
    print(error.code)
    return 0.0
    # tips: 可通过error.__dict__查看属性名称

  #关闭流
  #stream0.close()

if __name__ == "__main__":
  alibaba_face()

运行结果

7.C语言调用python阿里云接口

 face.c

#include <Python.h>

#define WGET_CMD "wget http://127.0.0.1:8080/?action=snapshot -O /tmp/SearchFace.jpg"
#define SEARCHFACE_FILE "/tmp/SearchFace.jpg"

void face_init(void){
	// 初始化Python解释器
    Py_Initialize(); 
    // 导入 sys 模块
    PyObject *sys = PyImport_ImportModule("sys");
    // 获取 sys 模块的 path 属性
    PyObject *path = PyObject_GetAttrString(sys, "path");
    // 将当前路径添加到 sys.path 中
    PyList_Append(path, PyUnicode_FromString("."));
    Py_DECREF(sys);  // 释放 sys 引用
    Py_DECREF(path); // 释放 path 引用
}

void face_final(void){
    // 关闭Python解释器
    Py_Finalize();
}

double face_category(void)
{
	double result = 0.0;
	// A.使用 wget 命令从本地服务器下载一张快照图片
 	system(WGET_CMD);
	// B.检查刚才下载的图片文件是否存在
    if (0 != access(SEARCHFACE_FILE, F_OK))
    {
		return result;
	}
	// C.导入 Python 模块
	PyObject *pModule = PyImport_ImportModule("face"); //face.py 
	if (!pModule)
	{
		PyErr_Print(); // 如果导入失败，使用 PyErr_Print() 打印错误信息
		printf("Error: failed to load face.py\n");
		goto FAILED_MODULE; // 通过 goto 跳转到 FAILED_MODULE 标签，进行清理工作并退出
	}

	// D.从模块中获取 alibaba_face 函数
	PyObject *pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "alibaba_face");
	if (!pFunc)
    {
        PyErr_Print(); // 如果导入失败，使用 PyErr_Print() 打印错误信息
        printf("Error: failed to load alibaba_face\n");
		goto FAILED_FUNC; // 通过 goto 跳转到 FAILED_FUNC 标签，进行清理工作并退出
    }

	// E.调用alibaba_face函数
	PyObject *pValue = PyObject_CallObject(pFunc, NULL); 
	if (!pValue)
    {
        PyErr_Print();
        printf("Error: function call failed\n");
		goto FAILED_VALUE;
    }

	// F.解析调用alibaba_face函数的返回值，转行成c语言格式
	if (!PyArg_Parse(pValue, "d", &result)) 
	{
		PyErr_Print();
		printf("Error: parse failed");
		goto FAILED_VALUE;
	}

	printf("result=%0.2lf\n", result);

FAILED_VALUE:
	Py_DECREF(pValue);
FAILED_FUNC:
	Py_DECREF(pFunc);
FAILED_MODULE:
	Py_DECREF(pModule);
	
	return result;
}

五.POSIX消息队列

1.基本API用法

#include <mqueue.h>
//创建或打开消息队列
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag,mode_t mode, struct mq_attr attr ); 
//关闭消息队列
int mq_close(mqd_t mqdes);  
//删除消息队列                                                  
int mq_unlink(const char *name);      
//发送消息                                        
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *ptr, size_tlen, unsigned int prio);      
//接受消息
ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *ptr, size_tlen, unsigned int *prio);    

//消息队列的属性
struct mq_attr{
    long mq_flags;//阻塞标志，0(阻塞)或O_NONBLOCK
    long mq_maxmsg;//最大消息数
    long mq_msgsize;//每个消息最大大小
    long mq_curmsgs;//当前消息数
};
#endif
#include <mqueue.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

// 消息队列的名字
#define QUEUE_NAME "/test_queue"
// 要发送的消息
#define MESSAGE "hello,world"

void *sender_thread(void *arg) {
    sleep(10);
    mqd_t mqd = *(mqd_t *)arg;
    // 发送消息
    char message[] = MESSAGE;
    printf("sender_thread message is: %s, mqd = %d\n", message, (int)mqd);

    if (mq_send(mqd, message, strlen(message) + 1, 0) == -1) {
        switch (errno) {
            case EAGAIN:
                // 消息队列已满，且设置了 O_NONBLOCK 标志
                printf("Error: The message queue is full.\n");
                break;
            case EBADF:
                // 描述符无效或未打开为写
                printf("Error: Invalid message queue descriptor or not open for writing.\n");
                break;
        }
        perror("mq_send");
    } else {
        // 消息发送成功的处理
        printf("Message sent successfully.\n");
    }

    return NULL;
}

void *receiver_thread(void *arg) {
    sleep(10);
    // 获取消息队列描述符
    mqd_t mqd = *(mqd_t *)arg;
    // 定义合理大小的消息缓冲区
    char message[256];
    // 接受消息
    ssize_t size = mq_receive(mqd, message, sizeof(message), NULL);
    // 错误检查
    if (size >= 0) {
        printf("Message receive successfully.\n");
        printf("receiver_thread message is: %s, size is: %zd, mqd = %d\n", message, size, (int)mqd);
    } else {
    // 根据错误码进行不同的处理
        switch (errno) {
            case EAGAIN: //消息队列已经满
                fprintf(stderr, "mq_receive error: The queue is empty and O_NONBLOCK was set.\n");
                break;
            case EBADF: //检查mqd是否成功打开
                fprintf(stderr, "mq_receive error: Invalid descriptor or not opened for reading.\n");
                break;
        }
    }
    return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    pthread_t sender, receiver;
    mqd_t mqd = -1;
    struct mq_attr attr = {0}; // 初始化结构体

    attr.mq_flags = 0; // 阻塞模式
    attr.mq_maxmsg = 10; // 最大消息数为10条
    attr.mq_msgsize = 256; // 每个消息的最大大小
    attr.mq_curmsgs = 0; // 当前消息数

    // 创建消息队列
    mqd = mq_open(QUEUE_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0666, &attr);
    if (mqd == (mqd_t)-1) {
        perror("mq_open");
        return -1;
    }

    // 创建线程
    if (pthread_create(&sender, NULL, sender_thread, (void *)&mqd) != 0) {
        perror("Create sender_thread failed!\n");
        return -1;
    }
    if (pthread_create(&receiver, NULL, receiver_thread, (void *)&mqd) != 0) {
        perror("Create receiver_thread failed!\n");
        return -1;
    }

    // 线程等待
    pthread_join(sender, NULL);
    pthread_join(receiver, NULL);

    // 关闭消息队列
    mq_close(mqd);
    // 删除消息队列
    mq_unlink(QUEUE_NAME);

    return 0;
}

运行后，可通过ls -al /dev/mqueue/查看系统中含有哪些消息队列

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