基于嵌入式系统聊天程序设计.docx
《基于嵌入式系统聊天程序设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于嵌入式系统聊天程序设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于嵌入式系统聊天程序设计
课程设计报告书
设计名称：
基于嵌入式系统的聊天程序设计
课程名称：
嵌入式系统开发
摘要
随着IT技术的日益发展，嵌入式设备的功能越来越强大。
嵌入式设备决不再只是充当一个小小的个人信息管理工具了，更重要的是可以上网浏览、收发邮件，在线聊天等。
然而就目前国内市场来说，并不是所有的嵌入式设备都具备以上所有的功能，即使具备，也可能由于缺乏相应的服务而不能实现。
但可以预见，嵌入式设备发展的趋势和潮流就是计算、通信、网络、存储等功能的融合。
目前市场上大多数的嵌入式系统都是商业化产品，价格昂贵，因此在开发过程中有必要使用一个模拟器，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。
在嵌入式操作系统的领域中，Linux以其特有的魅力得到了众多开发商的亲睐。
Linux这些特性包括可以移植到多个同结构的CPU和硬件平台上，有很好的稳定性以及各种性能的升级能力。
嵌入式linux在电子行业的应用很广泛，学习嵌入式linux显得非常重要。
这次课程设计的主要目的是检验上学期学习linux后的效果。
通过基础题的代码编写，熟悉linuxC语言编程技巧。
通过完成聊天程序的设计，熟悉linux底层编程。
利用QT设计界面，缩短开发时间。
关键字：
嵌入式linux；基础题；聊天程序；QT
一、引言1
二、系统分析2
2.1开发背景2
2.2聊天程序的基本需求2
2.3需实现的主要功能2
三、需求分析3
3.1QT设计3
3.1.1客户端QT界面设计4
3.2服务器端和客户端的数据传输方式4
3.3服务器端功能设计5
3.4客户端功能设计5
四、总体设计5
4.1总体功能5
五、详细设计6
5.1功能分析和描述6
5.2客户端功能模块6
5.2.1连接服务器6
5.2.2发送消息功能6
5.2.3接收消息模块7
5.3服务器功能模块8
六、代码实现8
6.1客户端代码8
6.1.1QT构造和析构函数8
6.1.2创建套接字10
6.1.3创建线程11
6.2服务器端代码11
七、功能的实现过程13
八、总结13
一、引言
随着IT（信息）技术的飞速发展，特别是互联网的迅速普及，3C（计算机、通讯、消费电子）合一的加速，数字化时代已经来临。
嵌入式系统是数字化时代的一大主流产品，世界各国在此领域开始了激烈竞争，以争取获得主导地位。
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
$.set-env
$cdhello
$./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。
$.set-env
$cdhello
$tmake-oMakefilehello.pro
（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：
（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"）;
grid->addWidget（edit_ip,0,1）;
//ServerPort
QLabel*label2=newQLabel（"ServerPort:
",this）;
grid->addWidget（label2,1,0）;
edit_port=newQLineEdit（this）;
edit_port->setText（"4321"）;
grid->addWidget（edit_port,1,1）;
QPushButton*btn=newQPushButton（"Connect",this）;/*addtheconnectbutton*/
grid->addWidget（btn,2,1）;/*addthebutton*/
connect（btn,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（ButtonConnect（）））;
//multilineinputmode
QLabel*label3=newQLabel（"ContractArea:
",this）;
grid->addWidget（label3,3,0）;
multiedit_contract=newQMultiLineEdit（this）;
multiedit_contract->setReadOnly
（1）;//setreadonly
grid->addWidget（multiedit_contract,3,1）;
QLabel*label4=newQLabel（"SendArea:
",this）;
grid->addWidget（label4,4,0）;
multiedit_send=newQMultiLineEdit（this）;
grid->addWidget（multiedit_send,4,1）;
QPushButton*button_send=newQPushButton（"Send",this）;/*addthesendbutton*/
grid->addWidget（button_send,5,0）;
connect（button_send,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（ButtonSend（）））;
QPushButton*button_clear=newQPushButton（"Clear",this）;/*addtheclearbutton*/
grid->addWidget（button_clear,5,1）;
connect（button_clear,SIGNAL（clicked（））,this,SLOT（ButtonClear（）））;
}
EditDemo:
:
~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）
{
multiedit_contract->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）；
/*设置sockaddr_in结构体中相关参数*/
server_sockaddr.sin_family=AF_INET;
server_sockaddr.sin_port=htons（PORT）;
server_sockaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
bzero（&（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>0）
{
printf（"Receivedamessage:
%s\n",buf）;
printf（"Sendamessage:
%s\n",buf）;
（sendbytes=send（client_fd,buf,strlen（buf）,0）;
}
}
close（sockfd）;
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：
Hello
A（B）：
……
A：
Bye
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。
升级会员 