【智能家居】6、语音控制及网络控制代码实现

一、语音控制

1、指令结构体编写

这个结构体定义了一个命令输入的模型。在这个模型中，包含以下几个部分：

• cmdName：一个长度为128的字符串，用于存储命令名称。
• dvicesName：一个长度为128的字符串，用于存储设备名称。
• cmd：一个长度为32的字符串，用于存储具体的命令。
• Init：一个函数指针，该函数接受三个参数：指向InputCmd结构体实例的指针（可以读取所有字段）、IP地址和端口号，并返回一个整数值。
• getCmd：一个函数指针，该函数接受一个参指向InputCmd结构体实例的指针（可以读取所有字段）并返回一个整数值。
• log：一个长度为1024的字符数组，用于存储日志信息。
• fd：一个整数，文件描述符。
• next：一个指向结构体本身的指针，用于操控链表。

imputCmd.h

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <wiringSerial.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>struct InputCmd{char cmdName[128];char devicesName[128];char cmd[32];int (*Init)(struct InputCmd *cmd,char *ipAdress,char *port);int (*getCmd)(struct InputCmd *cdm);char *log[1024];int fd;char port[12];char ipAddress[32];int s_fd;struct InputCmd *next;
};

2、实例化对象

（1）结构体变量初始化

一个结构体变量初始化的例子，声明并初始化了一个`InputCmd`类型的变量`voice`，并将每个字段分别赋值。

• cmdName字段被赋值为字符串"voice"。
• devicesName字段被赋值为字符串"/dev/ttyAMA0"。
• cmd字段被赋值为空字符串。
• init字段被赋值为`voice_init`函数的地址。
• getCmd字段被赋值为`voice_getCmd`函数的地址。
• log字段被赋值为空字符串。

（2）对应字段函数编写

初始化串口，获取文件描述符

fd=serialOpen(voice->devicesName,9600)它将尝试以9600波特率打开名为 voice->devicesName 的串行端口，并将返回的文件描述符（File Descriptor）赋值给变量 fd。这里的 voice->devicesName 是指向一个字符串的指针，该字符串包含要打开的串行端口的名称或路径。例如，在Linux系统上，这可能是类似于 "/dev/ttyS0" 或 "/dev/ttyUSB0" 的设备文件路径。

9600 是波特率，它决定了数据传输的速度，表示每秒传输9600个数据位。如果 serialOpen 函数成功打开串行端口，它将返回一个非负整数。如果打开失败，函数通常会返回 -1。

 

读取指令

从voicer->fd指向的串行端口读取数据，并将这些数据存储在voicer->command缓冲区中。

 

插入链表等待被调用

Voice.c

#include "inputCmd.h"int voice_init(struct InputCmd *voice,char *ipAdress,char *port){int fd;if((fd=serialOpen(voice->devicesName,9600))==-1){exit(-1);}voice->fd=fd;return fd;
}int voice_getCmd(struct InputCmd *voice){int nread=0;nread=read(voice->fd,voice->cmd,sizeof(voice->cmd));if(nread==0){printf("usart for voice read over time\n");}elsereturn nread;
}struct InputCmd voice={.cmdName="voice",.devicesName="/dev/ttyAMA0",.cmd={'\0'},.Init=voice_init,.getCmd=voice_getCmd,.log={'\0'}
};struct InputCmd* addVoiceToInputCmdLink(struct InputCmd *phead){if(phead==NULL){return &voice;}else{voice.next=phead;phead=&voice;}
}

3、将插入链表函数加入inputCmd.h等待被调用

4、main函数编写

插入链表等待被调用

mainPro.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>#include "controlDevices.h"
#include "inputCmd.h"struct Devices *findDevicesName(char *name,struct Devices *phead){struct Devices *tmp=phead;if(phead==NULL){return NULL;}else{while(tmp!=NULL){if(strcmp(tmp->devicesName,name)==0){return tmp;}tmp=tmp->next;}return NULL;}
}int main(){if(wiringPiSetup()==-1){return -1;}struct Devices *pdevicesHead=NULL;struct InputCmd *pinputCmdHead=NULL;pdevicesHead=addbathroomLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addupstairLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addlivingroomLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addrestaurantLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addFireToDevicesLink(pdevicesHead);pinputCmdHead=addVoiceToInputCmdLink(pinputCmdHead);char name[128]={'\0'};struct Devices *tmp=NULL;while(1){printf("INPUT:\n");scanf("%s",name);tmp=findDevicesName(name,pdevicesHead);if(tmp!=NULL){tmp->devicesInit(tmp->pinNum);tmp->open(tmp->pinNum);	tmp->readStatus(tmp->pinNum);}}return 0；
}

二、网络控制

1、结构体变量初始化

2、对应字段函数编写

（1）socket_Init

1、创建一个服务器端的套接字并初始化服务器地址结构

• 定义两个socket描述符变量：s_fd 为服务端socket描述符，c_fd 为客户端socket描述符。
• 定义两个sockaddr_in 结构体变量：s_addr 存储服务器端网络地址信息，c_addr 存储客户端网络地址信息。
• 使用 memset() 函数清零这两个结构体变量，确保它们的所有成员初始化为0。
• 创建服务器端socket

调用 socket() 函数创建一个基于IPv4协议的流式（TCP）socket。如果返回值 s_fd 为-1，则表示socket创建失败，程序通过 perror("socket") 输出错误信息，并使用 exit(-1) 终止程序执行。

• 初始化服务器地址结构体：

s_addr.sin_family = AF_INET：设置地址族为Internet（IPv4）。

s_addr.sin_port = htons(atoi(socketInit->port)): 将字符串形式的端口号转换为整型数字，然后使用 htons() 函数将端口号从主机字节序转换为网络字节序。

inet_aton(socketInit->ipaddress, &s_addr.sin_addr): 将字符串形式的IP地址转换为二进制格式，并存入到s_addr.sin_addr中。这样就完成了服务器地址的配置，接下来可以调用bind()函数绑定这个地址和端口到刚创建的socket上。(需要包含头文件#include <arpa/inet.h>）

 2、将创建的socket与特定的IP地址和端口号绑定

• s_fd 是之前通过 socket() 函数创建的socket描述符。
• (struct sockaddr *)&s_addr 指向已经初始化好的服务器地址结构体 s_addr。由于 bind() 函数的第二个参数要求指向一个通用套接字地址结构（struct sockaddr *），所以我们需要类型转换。

如果 bind() 调用成功，那么该socket就会监听指定的IP地址和端口上的连接请求。如果失败，则会返回一个错误码，通常需要通过 perror() 或检查 errno 来获取错误信息并进行相应的处理。

3、 将socket设置为监听模式

• s_fd 是之前创建并绑定到特定IP地址和端口的socket描述符。
• 第二个参数（这里是10）表示backlog，即在服务器开始拒绝连接请求前，可以排队等待处理的最大连接数。当这个数目达到后，新的连接请求将会被拒绝，直到服务器完成对已有连接的处理。

 将已经初始化并设置为监听状态的socket描述符 s_fd 赋值给结构体 socketInit 的成员变量 s_fd

（2） socket_getCmd

1、声明变量与初始化c_addr结构体

int c_fd;：声明一个整型变量 c_fd，用于存储接受到的客户端socket描述符。

int n_read = 0;：声明一个整型变量 n_read，用于记录从客户端socket读取数据的数量。

struct sockaddr_in c_addr;：定义一个结构体变量 c_addr，用于存储客户端的网络地址信息。

memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));：清零 c_addr 结构体，确保所有成员初始化为0。

int len = sizeof(struct sockaddr_in);：声明并初始化一个整型变量 len，表示要获取的客户端地址结构体的大小。

2、等待并接受来自客户端的连接请求

c_fd = accept(socketGet.s_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, &len);：使用 accept() 函数等待并接受来自客户端的连接请求。

• 第一个参数是服务端监听的socket描述符（即之前创建并调用 listen() 的 s_fd）。
• 第二个参数是一个指向 sockaddr_in 结构体的指针，用于接收已连接客户端的地址信息。
• 第三个参数是一个指向整数的指针，用于接收实际填充到地址结构体中的字节数。

3、从已连接的客户端socket (c_fd) 读取数据

n_read = read(c_fd, socketGet->command, sizeof(socket_command));：使用 read() 函数从已连接的客户端socket (c_fd) 读取数据，并将数据存入 socketGet 结构体中 command 成员指定的缓冲区。第二个参数是缓冲区的起始地址，第三个参数是期望读取的最大字节数。

对于 read() 函数的返回值进行判断：

• 如果 n_read == -1，说明读取过程中发生错误，通过 perror("read") 输出错误信息。
• 如果 n_read > 0，则打印出读取到的数据长度。
• 如果 n_read == 0，通常意味着客户端已经关闭了连接，此时输出 "client quit!"，然后可能执行相应的退出循环操作（这里没有显示完整的上下文，所以无法确定是否有break语句所在的循环）。

最后返回 n_read，代表本次从客户端读取数据的实际字节数。

（3）插入链表等待被调用

socket.c

#include "inputCmd.h"int socket_init(struct InputCmd *socketInit,char *ipAdress,char *port){int s_fd,c_fd;//s_fd:服务(service)端socket描述符;c_fd:客户(client)端socket描述符struct sockaddr_in s_addr;//s_addr:存储服务器端网络地址信息struct sockaddr_in c_addr;//c_addr:存储客户端网络地址信息memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));//初始化结构体memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));//sockets_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(s_fd==-1){perror("socket");exit(-1);}s_addr.sin_family=AF_INET;s_addr.sin_port=htons(atoi(socketInit->port));inet_aton(socketInit->ipAddress,&s_addr.sin_addr);//bindbind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));//listenlisten(s_fd,10);socketInit->s_fd=s_fd;return s_fd;
}int socket_getCmd(struct InputCmd *Socket){int c_fd;int n_read=0;struct sockaddr_in c_addr;memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));int len=sizeof(struct sockaddr_in);c_fd=accept(Socket->s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&len);n_read=read(c_fd,Socket->cmd,sizeof(Socket->cmd));if(n_read==-1){perror("read");}else if(n_read>0){printf("\n");printf("get:%d\n",n_read);}else{printf("client quit!\n");}return n_read;
}struct InputCmd Socket={.cmdName="socket",.cmd={'\0'},.Init=socket_init,.getCmd=socket_getCmd,.log={'\0'},.port="8080",.ipAddress="172.20.10.9"
};struct InputCmd* addSocketToInputCmdLink(struct InputCmd *phead){if(phead==NULL){return &Socket;}else{Socket.next=phead;phead=&Socket;}
}

3、将插入链表函数加入inputCmd.h等待被调用

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <wiringSerial.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>struct InputCmd{char cmdName[128];char devicesName[128];char cmd[32];int (*Init)(struct InputCmd *cmd,char *ipAdress,char *port);int (*getCmd)(struct InputCmd *cdm);char *log[1024];int fd;char port[12];char ipAddress[32];int s_fd;struct InputCmd *next;
};struct InputCmd* addVoiceToInputCmdLink(struct InputCmd *phead);
struct InputCmd* addSocketToInputCmdLink(struct InputCmd *phead);

4、main函数编写

mainPro.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>#include "controlDevices.h"
#include "inputCmd.h"struct Devices *findDevicesName(char *name,struct Devices *phead){struct Devices *tmp=phead;if(phead==NULL){return NULL;}else{while(tmp!=NULL){if(strcmp(tmp->devicesName,name)==0){return tmp;}tmp=tmp->next;}return NULL;}
}int main(){if(wiringPiSetup()==-1){return -1;}struct Devices *pdevicesHead=NULL;struct InputCmd *pinputCmdHead=NULL;pdevicesHead=addbathroomLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addupstairLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addlivingroomLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addrestaurantLightToDevicesLink(pdevicesHead);pdevicesHead=addFireToDevicesLink(pdevicesHead);pinputCmdHead=addVoiceToInputCmdLink(pinputCmdHead);pinputCmdHead=addSocketToInputCmdLink(pinputCmdHead);char name[128]={'\0'};struct Devices *tmp=NULL;while(1){printf("INPUT:\n");scanf("%s",name);tmp=findDevicesName(name,pdevicesHead);if(tmp!=NULL){tmp->devicesInit(tmp->pinNum);tmp->open(tmp->pinNum);	tmp->readStatus(tmp->pinNum);}}return 0;
}

三、测试

将工程放入树莓派中，编译通过，无错误无警告

四、当前阶段源代码

链接：https://pan.baidu.com/s/1vh8smf725jrxSUlDOHFOfg
提取码：sail