基于嵌入式系统的聊天程序设计Word文档格式.docx

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嵌入式系统是数字化产品的核心。

为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。

针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口，相应需要TCP／IP协议族软件支持；

由于家用电器相互关联（如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息）及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEEl394、USB、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。

为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。

可以想象，如果一个体积很小的嵌入式系统能够进行在线聊天，HrrP通信，这将是会一件充满意义的事情。

但是现在大多数的嵌入式系统都是商业化产品，价格昂贵。

所以嵌入式系统

开发前期投入比较大，开发工具投入高。

为了改变这种状况，有必要设计一个模

拟器，使得在PC上可以模拟一个嵌入式设备。

在PC机上可以方便的开发和测试

程序，并且可以帮助工程师快速的进行分析和改进，提高了工作效率和降低了项

目的开发成本。

随着自由软件理念日益为大众广为接受，一批自由软件在IT的各个领域取得了巨大成功，Linux是其中最具代表性的一个。

其自由、开放的特性吸引了大批软件厂商和独立开发人员。

多年的发展和业界同仁的共同努力已使其成为高效、稳定、低成本的操作系统。

而且由于Linux开放源代码，任何人都可以对其进行裁减、修改，以适应自行开发的需要。

2、系统分析

2.1开发背景

IRC（IntemetRelayChat，网络中继聊天）协议用于文本交谈被设计出来已经有许多年了。

IRc协议是基于客户服务器模型的，可以很好地分布式地在许多机器上运行。

一个典型的设置涉及一个进程（服务器），它作为中心点接受客户（或其它服务器）的连接，并且实现要求的消息传送／多元技术和其它的功能。

这种分布模型，由于它要求每个服务器都拥有全局状态信息，限制了一个网络所能达到的最大规模。

因此是此协议最令人不能容忍的问题。

现存的网络能够以难以置信的速度持续增长，我们必须感谢硬件制造商们给了我们比以往更加强大的系统。

IRC协议本身就是～个电话会议系统（虽然使用的是C／S模式），所以非常适合分布式的多个机器上使用。

一个典型的建立包括一个单一的处理器（服务器）形成一个中心节点，客户机（或其他服务器）连接这个节点去获取消息或发送，群发等功能。

IRC协议已经在使用TCP／IP网络协议的系统中应用了。

虽然TCP／IP协议并不是必须的，但是现在IRC操作仅使用在这个方面。

2.2聊天程序的基本需求

1、在QT（或miniGUI）编写聊天程序，交叉编译后下载到目标机，可实现两台目标机可发送文本聊天。

2、QT（或miniGUI）界面设计至少包括“发送”，“重置”两个按钮,要求必须把目标机的硬件键盘映射到QT设计的软件界面中，实现软件按钮的功能。

2.3需实现的主要功能

（1）客户端输入服务器IP和端口号。

（2）服务器必须成功启动。

（3）每一个客户端可以寻找服务器，并且与服务器建立连接。

（4）客户端和服务器可以实现通信。

（5）通信的内容可以显示在面板上。

（6）利用QT设计界面，并下载到MagicARM2410上面。

三、需求分析

3.1QT设计

QT设计编写和调试阶段使用周立功MagicARM2410箱子提供的QTforPC编译器，运行测试阶段使用QTforARM编译器。

使用QTforPC阶段编译程序的步骤如下（以编译hello.cpp程序为例）：

（1）进入/x86-qtopia目录，运行set-env脚本，设置环境变量。

$.set-env

（2）进入hello目录，然后用progen工具生成工程文件hello.pro。

$cdhello

$vihello.cpp

$progen–tapp.t–ohello.pro

（3）使用tmake工具，生成hello工程的Makefile文件。

$tmake-oMakefilehello.pro

（4）修改Makefile文件，在LIBS变量中增加需要用到的库，然后输入make命令编译。

LIBS=$（SUBLIBS）-L$（QTDIR）/lib-lqte-lm-lstdc++

$make

（5）启动虚拟控制台，运行hello程序（主机须启动帧缓冲，必须能够访问/dev/fb0）。

$cd/zylinux/x86-qtopia

$./hello–qws

如果要将Hello程序发布到MagicARM2410上运行，还需进行以下工作：

（6）进入/zylinux/arm-qtopia目录，并将hello工程复制到当前目录下。

$cd/zylinux/arm-qtopia

$cp–av/zylinux/x86-qtopia/hello

（7）运行当前目录下的set-env文件，重新设置环境变量，进入hello目录，使用tmake工具，重新生成Makefile文件。

（8）按照步骤（4）的方法修改包含库，编译，得到可执行文件hello，将hello文件添加到文件系统中，更新文件系统。

（9）插入USB鼠标和USB键盘，启动MagicARM2410。

启动Qtopia的终端，运行hello程序。

利用同样的编译方法，客户端QT程序进行编译和调试。

3.1.1客户端QT界面设计

客户端QT需要以下基本组件：

（1）两个QEditLine，一个用于输入服务器IP地址（可读可写），另一个用于输入服务器端口号（可读可写）。

（2）三个按钮，一个用于连接服务器，另一个用于发送消息，最后一个用于清空发送区域数据。

（3）四个标签，用于显示不用组件的内容。

（4）两个MultiLineedit，一个用于显示通信内容（只读），一个作为发送区域（可读可写）。

3.2服务器端和客户端的数据传输方式

服务器端和客户端的数据是用TCP套接字来传输的。

IP地址表示Internet上的计算机，端口号标识正在计算机运行的进程。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字。

客户端使用linuxC函数socket建立到服务器的套接字连接。

当套接字连接socket建立后，可以利用linuxC语言中的send函数和recv函数来实现简单的发送和接收消息。

3.3服务器端功能设计

由于时间有限，服务器并没有用QT来编写界面，只是实现一个简单的控制程序。

服务器主要实现有：

（1）创建套接字

（2）对套接字、IP地址和端口号进行绑定

（3）进行监听

（4）等待客户端的连接

（5）对客户端接收和发送数据

3.4客户端功能设计

客户端使用QT设计界面，客户端实现的功能如下：

（1）创建套接字

（2）连接服务器

（3）与服务器通信

四、总体设计

4.1总体功能

根据对需求所做的分析，聊天程序需要实现的基本功能应包括以下几个方面：

（5）通信的内容可以方便查看。

使用QT设计的界面简洁，大方，操作简单，方便，容易上手，用户可以快速掌握操作流程。

五、详细设计

5.1功能分析和描述

聊天工具包括两大功能模块：

客户端和服务器端。

具体实现的功能创建套接字、连接通信、接收数据显示和发送数据。

5.2客户端功能模块

5.2.1连接服务器

连接服务器之前需要解析服务器地址、创建套接字、设置sockaddr_in结构体中相关参数。

5.2.2发送消息功能

连接功能是开始聊天前必须进行的步骤，连接成功之后，就可以进行发送消息了。

发送消息功能流程图如图2-5所示：

图2-5发送消息功能流程图

5.2.3接收消息模块

连接成功后，就可以接收服务器发送过来的数据。

5.3服务器功能模块

服务器的设计并没有使用QT编写界面，服务器端实现的功能有：

图2-8服务器模块流程图

六、代码实现

6.1客户端代码

6.1.1QT构造和析构函数

EditDemo:

:

EditDemo（QWidget*parent,constchar*name）:

QWidget（parent,name）

{

QGridLayout*grid=newQGridLayout（this,6,3,0,0）;

//IPaddr

QLabel*label1=newQLabel（"

IPAddr:

"

this）;

grid->

addWidget（label1,0,0）;

edit_ip=newQLineEdit（this）;

edit_ip->

setText（"

127.0.0.1"

）;

addWidget（edit_ip,0,1）;

//ServerPort

QLabel*label2=newQLabel（"

ServerPort:

addWidget（label2,1,0）;

edit_port=newQLineEdit（this）;

edit_port->

4321"

addWidget（edit_port,1,1）;

QPushButton*btn=newQPushButton（"

Connect"

/*addtheconnectbutton*/

addWidget（btn,2,1）;

/*addthebutton*/

connect（btn,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（ButtonConnect（）））;

//multilineinputmode

QLabel*label3=newQLabel（"

ContractArea:

addWidget（label3,3,0）;

multiedit_contract=newQMultiLineEdit（this）;

multiedit_contract->

setReadOnly

（1）;

//setreadonly

addWidget（multiedit_contract,3,1）;

QLabel*label4=newQLabel（"

SendArea:

addWidget（label4,4,0）;

multiedit_send=newQMultiLineEdit（this）;

addWidget（multiedit_send,4,1）;

QPushButton*button_send=newQPushButton（"

Send"

/*addthesendbutton*/

addWidget（button_send,5,0）;

connect（button_send,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（ButtonSend（）））;

QPushButton*button_clear=newQPushButton（"

Clear"

/*addtheclearbutton*/

addWidget（button_clear,5,1）;

connect（button_clear,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（ButtonClear（）））;

}

~EditDemo（）

if（socket_flag==1）/*ifcreatesocketsuccess*/

close（sockfd）;

/*Closethesocket*/

printf（"

Closethesocket\n"

6.1.2创建套接字

voidEditDemo:

CreateSocket（void）

/*地址解析函数*/

host=gethostbyname（edit_ip->

text（））；

/*创建socket*/

sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;

/*设置sockaddr_in结构体中相关参数*/

serv_addr.sin_family=AF_INET;

serv_addr.sin_port=htons（atoi（edit_port->

text（）））;

serv_addr.sin_addr=*（（structin_addr*）host->

h_addr）;

bzero（&

（serv_addr.sin_zero）,8）;

6.1.3创建线程

void*task（void*arg）

intrecvbytes=0;

charbuf[BUFFER_SIZE]={0};

arg=arg;

while

（1）

if（（recvbytes=recv（sockfd,buf,BUFFER_SIZE,0））>

0）

{

append（"

Serversaid:

"

+（QString）buf）;

}

voidCreateThread（void）

intresult=0;

result=pthread_create（&

thread1,NULL,task,（void*）0）;

/*CreateThread*/

6.2服务器端代码

#definePORT4321

#defineBUFFER_SIZE1024

#defineMAX_QUE_CONN_NM5

intmain（）

structsockaddr_inserver_sockaddr,client_sockaddr;

intsin_size,recvbytes;

unsignedintsendbytes=0;

intsockfd,client_fd;

charbuf[BUFFER_SIZE];

/*建立socket连接*/

sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）；

server_sockaddr.sin_family=AF_INET;

server_sockaddr.sin_port=htons（PORT）;

server_sockaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

（server_sockaddr.sin_zero）,8）;

inti=1;

/*使得重复使用本地地址与套接字进行绑定*/

setsockopt（sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&

i,sizeof（i））;

/*绑定函数bind*/

ibind（sockfd,（structsockaddr*）&

server_sockaddr,sizeof（structsockaddr）;

/*调用listen函数*/

listen（sockfd,MAX_QUE_CONN_NM）;

/*调用accept函数，等待客户端的连接*/

client_fd=accept（sockfd,（structsockaddr*）&

client_sockaddr,&

sin_size）;

/*调用recv函数接收客户端的请求*/

while

（1）

memset（buf,0,sizeof（buf））;

recvbytes=recv（client_fd,buf,BUFFER_SIZE,0）;

if（recvbytes>

Receivedamessage:

%s\n"

buf）;

printf（"

Sendamessage:

（sendbytes=send（client_fd,buf,strlen（buf）,0）;

exit（0）;

七、功能的实现过程

依照上节所设计的结构和过程，可以很方便的实现出聊天功能。

下面就是一

个聊天过程的执行情况。

聊天的现实过程为：

A：

Hello

B：

A（B）：

……

Bye

其中A，B是虚拟的聊天者。

在实现过程中，这个聊天过程就要借助一个服务器来实现，聊天的发送端要先跟这个服务器通信，然后由这个服务器与接收方进行通信，最后完

成聊天过程。

八、总结

通过这次嵌入式linux程序设计和编程，对linux的编程有了更深的了解。

特别是对QT编程有了很大的进步，通过测试，编写的程序都能顺利运行。

由于时间紧迫，对服务器部分没有用QT来设计界面，只是编写客户端的QT程序，并成功仿真运行。