基于orangePi的智能家居系统

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
dogpio write $i 1
donefor i in 2 5 7 8 9
dogpio write $i 0sleep 3gpio 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_facebody20191230import 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 RuntimeOptionsconfig = 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regionregion_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Clientclient = 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.pyimport 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 RuntimeOptionsconfig = 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regionregion_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 = 5runtime_option = RuntimeOptions()try:# 初始化Clientclient = 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 valueexcept 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_NONBLOCKlong 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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