【阿里云】图像识别 智能分类识别 增加垃圾桶开关盖功能点和OLED显示功能点(二)

一、增加垃圾桶开关盖功能

  • 环境准备

二、PWM 频率的公式
三、pthread_detach分离线程，使其在退出时能够自动释放资源
四、具体代码实现

  • 图像识别数据及调试信息
  • wget-log打印日志文件

五、增加OLED显示功能
六、功能点实现语音交互视频

一、增加垃圾桶开关盖功能

实现功能：使用语音模块和摄像头在香橙派上做垃圾智能分类识别， 同时根据识别结果开关不同的垃圾桶的盖子。

环境准备

在《语音模块和阿里云图像识别结合》搭建环境的基础上， 接上用于开关盖的舵机(舵机模块可以直接粘在垃圾桶内侧），当前代码里仅用了2个舵机用于示例代码的编写，可以自行多购买3个垃圾桶和舵机用于区分4垃圾类型，接线位置如下：
在这里插入图片描述

实物图

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二、PWM 频率的公式

这个 PWM 频率的公式可以更详细地表示为：

P W M f r e q = 1 × 1 0 6 pulse-width × range \\{PWMfreq} = \frac{1 \times 10^6}{\text{pulse-width} \times \text{range}} \ PWMfreq=pulse-width×range1×106​ 

其中：

  • (\text{PWMfreq}) 是 PWM 的频率（赫兹）。
  • (1 \times 10^6) 是为了将频率从赫兹（Hz）转换为微秒（μs）。
  • (\text{pulse-width}) 是每个 PWM 脉冲的宽度（微秒）。
  • (\text{range}) 是 PWM 的范围，即 PWM 值的最大范围。

这个公式的基本思想是，PWM 的频率与脉冲宽度和范围有关。脉冲宽度表示每个 PWM 脉冲的持续时间，而范围表示 PWM 值的最大范围。通过调整这两个参数，可以控制 PWM 的频率。

三、pthread_detach分离线程，使其在退出时能够自动释放资源

pthread_detach 函数是 POSIX 线程库提供的一个函数，用于将一个线程标记为可被回收的。标记为可被回收的线程在退出时会自动释放其占用的系统资源，无需等待其他线程调用 pthread_join。

具体来说，当一个线程被标记为可被回收时，其退出状态会自动被收回。这对于那些不需要其他线程等待其结束的线程是有用的，因为它允许主线程或其他线程继续执行而无需等待这个线程的完成。

#include <pthread.h>int pthread_detach(pthread_t thread);
  • pthread_detach 的参数是一个线程标识符（pthread_t 类型的变量），它表示要被标记为可被回收的线程。
  • 如果线程标识符为 thread 的线程处于 joinable 状态，那么它会被标记为可被回收，并且在线程退出时，其资源将被自动释放。
  • 如果线程已经处于 detached 状态，或者线程标识符不对应一个现存的线程，pthread_detach 函数将返回适当的错误码。

示例用法：

#include <pthread.h>void *thread_function(void *arg) {// 线程的执行体// ...return NULL;
}int main() {pthread_t my_thread;// 创建线程if (pthread_create(&my_thread, NULL, thread_function, NULL) != 0) {// 线程创建失败处理return 1;}// 将线程标记为可被回收if (pthread_detach(my_thread) != 0) {// 线程标记失败处理return 1;}// 主线程继续执行而不用等待子线程的结束// ...return 0;
}

在这个例子中，my_thread 线程被创建后立即被标记为可被回收，主线程可以继续执行而不用等待 my_thread 线程的完成。

总结：
你可以将这种机制称为“分离线程”或“分离父子线程”。当你将一个线程标记为可被回收，这个线程就不再和主线程形成关联，主线程不需要显式地等待它的结束。这样的线程就像“自洁”一样，它在结束时会自动释放资源。

这种机制对于那些主线程不关心其返回值，也不需要等待其结束的辅助线程是非常有用的。这样，主线程和辅助线程可以并行执行，提高了程序的性能。

四、具体代码实现

  1. 增加用于实现开光盖（驱动舵机）的源码文件（pwm.c）:
#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>
#include "pwm.h"// 根据PWM 频率公式：PWMfreq = 1 x 10^6 / (100 x range) 。
// 要得到PWM频率为50Hz，则range设置周期分为200步，周期20ms，控制精度相比硬件PWM较低。// 设置指定PWM引脚的输出，实现模拟PWM
void pwm_write(int pwm_pin)
{pinMode(pwm_pin, OUTPUT);softPwmCreate(pwm_pin, 0, 200);	// 创建软件PWM，初始占空比为0%，范围为0到200softPwmWrite(pwm_pin, 10);		// 设置占空比为10%	45度delay(1000);					// 延时1秒softPwmStop(pwm_pin);			// 停止软件PWM
}// 停止指定PWM引脚的输出
void pwm_stop(int pwm_pin)
{pinMode(pwm_pin, OUTPUT);softPwmCreate(pwm_pin, 0, 200);	// 创建软件PWM，初始占空比为0%，范围为0到200softPwmWrite(pwm_pin, 5);		// 设置占空比为5%	0度delay(1000);					// 延时1秒softPwmStop(pwm_pin);			// 停止软件PWM
}
  1. pwm.h代码：
#ifndef __PWM__H
#define __PWM__H#define PWM_GARBAGE 7				// 干垃圾
#define PWM_RECOVERABLE_GARBAGE 5	// 可回收垃圾
#define PWM_WET_GARBAGE 8			// 湿垃圾
#define PWM_HAZARDOUS_GARBAGE 9		// 有害垃圾void pwm_write(int pwm_pin);		// 设置指定PWM引脚的输出
void pwm_stop(int pwm_pin);			// 停止指定PWM引脚的输出#endif
  1. 修改main.c代码，调整整体main函数的代码架构，利用多线程实现具体的功能（用到了线程里的条件变量控制线程间的数据同步）
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <wiringPi.h>
#include <pthread.h>#include "uartTool.h"
#include "garbage.h"
#include "pwm.h"int serial_fd = -1; // 串口文件描述符
pthread_cond_t cond; // 条件变量，用于线程之间的条件同步
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁，用于线程之间的互斥访问// 判断进程是否在运行
static int detect_process(const char * process_name)
{int n = -1; // 存储进程PID，默认为-1FILE *strm;char buf[128] = {0}; // 缓冲区// 构造命令字符串，通过ps命令查找进程sprintf(buf, "ps -ax | grep %s|grep -v grep", process_name);// 使用popen执行命令并读取输出if ((strm = popen(buf, "r")) != NULL) {if (fgets(buf, sizeof(buf), strm) != NULL) {printf("buf = %s\n", buf); 	//打印缓存区的内容n = atoi(buf); 				// 将进程ID字符串转换为整数printf("n = %d\n", n); 		// 打印下进程的PID}}else {return -1; // popen失败}	pclose(strm); // 关闭popen打开的文件流return n;
}// 获取语音线程
void *pget_voice(void *arg)
{unsigned char buffer[6] = {0xAA, 0x55, 0x00, 0x00, 0X55, 0xAA};int len = 0;printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);// 串口未打开，退出线程if (-1 == serial_fd) {printf("%s|%s|%d: open serial failed\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_exit(0);}printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);// 循环读取串口数据while (1) {len = my_serialGetstring(serial_fd, buffer);printf("%s|%s|%d, len = %d\n", __FILE__, __func__, __LINE__, len);// 检测到特定数据，发出信号唤醒其他线程if (len > 0 && buffer[2] == 0x46) {printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_mutex_lock(&mutex);buffer[2] = 0x00;pthread_cond_signal(&cond);pthread_mutex_unlock(&mutex);system(WGET_CMD);}}pthread_exit(0);
}// 发送语音线程
void *psend_voice(void *arg)
{pthread_detach(pthread_self());unsigned char *buffer = (unsigned char *)arg;// 串口未打开，退出线程if (-1 == serial_fd) {printf("%s|%s|%d: open serial failed\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_exit(0);}// buffer不为空时，通过串口发送数据(分类结果)if (NULL != buffer) {my_serialSendstring(serial_fd, buffer, 6);}pthread_exit(0);
}// 控制垃圾桶线程
void *popen_trash_can(void *arg)
{pthread_detach(pthread_self());unsigned char *buffer = (unsigned char *)arg;// 根据垃圾类型控制PWMif (buffer[2] == 0x43) {		// 可回收垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2] = 0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__, buffer[2]);pwm_write(PWM_RECOVERABLE_GARBAGE);delay(2000);pwm_stop(PWM_RECOVERABLE_GARBAGE);}else if (buffer[2] == 0x41) {	// 干垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2] = 0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__, buffer[2]);pwm_write(PWM_GARBAGE);delay(2000);pwm_stop(PWM_GARBAGE);}else if (buffer[2] == 0x42) {	// 湿垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2]=0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__,buffer[2]);pwm_write(PWM_WET_GARBAGE);delay(2000);pwm_stop(PWM_WET_GARBAGE);}else if (buffer[2] == 0x44) {	// 有害垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2]=0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__,buffer[2]);pwm_stop(PWM_HAZARDOUS_GARBAGE);delay(2000);pwm_write(PWM_HAZARDOUS_GARBAGE);}pthread_exit(0);
}// 垃圾分类线程
void *pcategory(void *arg)
{unsigned char buffer[6] = {0xAA, 0x55, 0x00, 0x00, 0X55, 0xAA};char *category = NULL;pthread_t send_voice_tid, trash_tid;while (1) {printf("%s|%s|%d: \n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_cond_wait(&cond, &mutex);pthread_mutex_unlock(&mutex);printf("%s|%s|%d: \n", __FILE__, __func__, __LINE__);buffer[2] = 0x00;// 在执行wget命令之前添加调试输出printf("Executing wget command...\n");// 使用系统命令拍照system(WGET_CMD);// 在执行wget命令之后添加调试输出printf("Wget command executed.\n");// 判断垃圾种类if (0 == access(GARBAGE_FILE, F_OK)) {category = garbage_category(category);if (strstr(category, "干垃圾")) {buffer[2] = 0x41;}else if (strstr(category, "湿垃圾")) {buffer[2] = 0x42;}else if (strstr(category, "可回收垃圾")) {buffer[2] = 0x43;}else if (strstr(category, "有害垃圾")) {buffer[2] = 0x44;}else {buffer[2] = 0x45; // 未识别到垃圾类型}}else {buffer[2] = 0x45; // 识别失败}// 开垃圾桶开关pthread_create(&trash_tid, NULL, psend_voice, (void *)buffer);// 开语音播报线程pthread_create(&send_voice_tid, NULL, popen_trash_can, (void *)buffer);// buffer[2] = 0x00;// 删除拍照文件remove(GARBAGE_FILE); }pthread_exit(0);
}int main(int argc, char *argv[])
{int ret = -1;int len = 0;char *category = NULL;pthread_t get_voice_tid, category_tid;wiringPiSetup();// 初始化串口和垃圾分类模块garbage_init ();// 用于判断mjpg_streamer服务是否已经启动ret = detect_process ("mjpg_streamer");if (-1 == ret) {printf("detect process failed\n");goto END;}// 打开串口serial_fd = my_serialOpen (SERIAL_DEV, BAUD);if (-1 == serial_fd) {printf("open serial failed\n");goto END;}// 开语音线程printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_create(&get_voice_tid, NULL, pget_voice, NULL);// 开阿里云交互线程printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_create(&category_tid, NULL, pcategory, NULL);// 创建互斥锁和条件变量pthread_join(get_voice_tid, NULL);pthread_join(category_tid, NULL);// 销毁互斥锁和条件变量pthread_mutex_destroy(&mutex);pthread_cond_destroy(&cond);// 关闭串口close(serial_fd);
END:// 释放垃圾分类资源garbage_final();return 0;
}

图像识别数据及调试信息

在这里插入图片描述
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wget-log打印日志文件

在这里插入图片描述
wget-log 文件名通常是 wget 命令行工具的默认日志文件名，用于记录 wget 下载命令执行过程中的信息、警告和错误。wget 是一个用于在命令行中下载文件的工具，而 wget-log 文件则用于记录执行 wget 命令时产生的输出。

如果你在使用类似如下的 wget 命令：

wget [URL]

wget 默认会将日志输出到 wget-log 文件中。如果你希望更改日志文件的名称，可以使用 -o 选项，例如：

wget -o mylog.txt [URL]

上述命令将日志输出到名为 mylog.txt 的文件中。因此，wget-log 文件的生成通常取决于 wget 命令的使用方式。

阿里云的相关操作（比如通过 wget 下载文件）也可能产生 wget-log 文件，具体情况可能取决于你执行的命令和阿里云环境的设置。如果有特定的 wget 命令或阿里云操作，你可以提供更多的上下文，以便我更好地理解你的问题。

五、增加OLED显示功能

  1. 环境配置
cat /boot/orangepiEnv.txt
ls -a /dev/i2c-3

在这里插入图片描述

  1. 《OLED屏应用-IIC协议》直接添在garbage项目中添加2个OLED实现代码文件

myoled.h

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <stdint.h>#include "oled.h"
#include "font.h"#ifndef __MYOLED__H
#define __MYOLED__Hint myoled_init(void);
int oled_show(void *arg);#endif

myoled.c:

#include "myoled.h"#define FILENAME "/dev/i2c-3"static struct display_info disp;// 在 OLED 上显示垃圾分类结果
int oled_show(void *arg)
{unsigned char *buffer = (unsigned char *)arg;// 在 OLED 上显示提示信息oled_putstrto(&disp, 0, 9+1, "THis garbage is:");disp.font = font2;// 根据垃圾类型显示相应信息switch(buffer[2]){case 0x41:oled_putstrto(&disp, 0, 20, "Dry_garbage");break;case 0x42:oled_putstrto(&disp, 0, 20, "Wet_garbage");break;case 0x43:oled_putstrto(&disp, 0, 20, "Recycle_garbage");break;case 0x44:oled_putstrto(&disp, 0, 20, "Hazardous_garbage");break;case 0x45:oled_putstrto(&disp, 0, 20, "recognition failed");break;}disp.font = font2;// 发送显示缓冲区到 OLEDoled_send_buffer(&disp);return 0;
}// 初始化 OLED
int myoled_init(void)
{int e;disp.address = OLED_I2C_ADDR;disp.font = font2;// 打开 OLED 设备文件e = oled_open(&disp, FILENAME);// 初始化 OLEDe = oled_init(&disp);return e;
}
  1. 然后修改下main.c文件， 增加OLED线程，用于显示识别后的垃圾类型:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <wiringPi.h>
#include <pthread.h>#include "uartTool.h"
#include "garbage.h"
#include "pwm.h"
#include "myoled.h"int serial_fd = -1; // 串口文件描述符
pthread_cond_t cond; // 条件变量，用于线程之间的条件同步
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁，用于线程之间的互斥访问// 判断进程是否在运行
static int detect_process(const char * process_name)
{int n = -1; // 存储进程PID，默认为-1FILE *strm;char buf[128] = {0}; // 缓冲区// 构造命令字符串，通过ps命令查找进程sprintf(buf, "ps -ax | grep %s|grep -v grep", process_name);// 使用popen执行命令并读取输出if ((strm = popen(buf, "r")) != NULL) {if (fgets(buf, sizeof(buf), strm) != NULL) {printf("buf = %s\n", buf); 	//打印缓存区的内容n = atoi(buf); 				// 将进程ID字符串转换为整数printf("n = %d\n", n); 		// 打印下进程的PID}}else {return -1; // popen失败}	pclose(strm); // 关闭popen打开的文件流return n;
}// 获取语音线程
void *pget_voice(void *arg)
{unsigned char buffer[6] = {0xAA, 0x55, 0x00, 0x00, 0X55, 0xAA};int len = 0;printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);// 串口未打开，退出线程if (-1 == serial_fd) {printf("%s|%s|%d: open serial failed\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_exit(0);}printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);// 循环读取串口数据while (1) {len = my_serialGetstring(serial_fd, buffer);printf("%s|%s|%d, len = %d\n", __FILE__, __func__, __LINE__, len);// 检测到特定数据，发出信号唤醒其他线程if (len > 0 && buffer[2] == 0x46) {printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_mutex_lock(&mutex);buffer[2] = 0x00;pthread_cond_signal(&cond);pthread_mutex_unlock(&mutex);system(WGET_CMD);}}pthread_exit(0);
}// 发送语音线程
void *psend_voice(void *arg)
{pthread_detach(pthread_self());unsigned char *buffer = (unsigned char *)arg;// 串口未打开，退出线程if (-1 == serial_fd) {printf("%s|%s|%d: open serial failed\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_exit(0);}// buffer不为空时，通过串口发送数据(分类结果)if (NULL != buffer) {my_serialSendstring(serial_fd, buffer, 6);}pthread_exit(0);
}// 控制垃圾桶线程
void *popen_trash_can(void *arg)
{pthread_detach(pthread_self());unsigned char *buffer = (unsigned char *)arg;// 根据垃圾类型控制PWMif (buffer[2] == 0x43) {		// 可回收垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2] = 0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__, buffer[2]);pwm_write(PWM_RECOVERABLE_GARBAGE);delay(2000);pwm_stop(PWM_RECOVERABLE_GARBAGE);}else if (buffer[2] == 0x41) {	// 干垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2] = 0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__, buffer[2]);pwm_write(PWM_GARBAGE);delay(2000);pwm_stop(PWM_GARBAGE);}else if (buffer[2] == 0x42) {	// 湿垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2]=0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__,buffer[2]);pwm_write(PWM_WET_GARBAGE);delay(2000);pwm_stop(PWM_WET_GARBAGE);}else if (buffer[2] == 0x44) {	// 有害垃圾printf("%s|%s|%d: buffer[2]=0x%x\n", __FILE__, __func__, __LINE__,buffer[2]);pwm_stop(PWM_HAZARDOUS_GARBAGE);delay(2000);pwm_write(PWM_HAZARDOUS_GARBAGE);}pthread_exit(0);
}// 在线程中显示 OLED
void *poled_show(void *arg)
{// 分离线程，使其在退出时能够自动释放资源pthread_detach(pthread_self());// 初始化 OLEDmyoled_init();// 在 OLED 上显示垃圾分类结果oled_show(arg);// 退出线程	pthread_exit(0);
}// 垃圾分类线程
void *pcategory(void *arg)
{unsigned char buffer[6] = {0xAA, 0x55, 0x00, 0x00, 0X55, 0xAA};char *category = NULL;pthread_t send_voice_tid, trash_tid, oled_tid;while (1) {printf("%s|%s|%d: \n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_cond_wait(&cond, &mutex);pthread_mutex_unlock(&mutex);printf("%s|%s|%d: \n", __FILE__, __func__, __LINE__);buffer[2] = 0x00;// 在执行wget命令之前添加调试输出printf("Executing wget command...\n");// 使用系统命令拍照system(WGET_CMD);// 在执行wget命令之后添加调试输出printf("Wget command executed.\n");// 判断垃圾种类if (0 == access(GARBAGE_FILE, F_OK)) {category = garbage_category(category);if (strstr(category, "干垃圾")) {buffer[2] = 0x41;}else if (strstr(category, "湿垃圾")) {buffer[2] = 0x42;}else if (strstr(category, "可回收垃圾")) {buffer[2] = 0x43;}else if (strstr(category, "有害垃圾")) {buffer[2] = 0x44;}else {buffer[2] = 0x45; // 未识别到垃圾类型}}else {buffer[2] = 0x45; // 识别失败}// 开垃圾桶开关pthread_create(&trash_tid, NULL, psend_voice, (void *)buffer);// 开语音播报线程pthread_create(&send_voice_tid, NULL, popen_trash_can, (void *)buffer);//oled显示线程pthread_create(&oled_tid, NULL, poled_show, (void *)buffer);// buffer[2] = 0x00;// 删除拍照文件remove(GARBAGE_FILE); }pthread_exit(0);
}int main(int argc, char *argv[])
{int ret = -1;int len = 0;char *category = NULL;pthread_t get_voice_tid, category_tid;wiringPiSetup();// 初始化串口和垃圾分类模块garbage_init ();// 用于判断mjpg_streamer服务是否已经启动ret = detect_process ("mjpg_streamer");if (-1 == ret) {printf("detect process failed\n");goto END;}// 打开串口serial_fd = my_serialOpen (SERIAL_DEV, BAUD);if (-1 == serial_fd) {printf("open serial failed\n");goto END;}// 开语音线程printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_create(&get_voice_tid, NULL, pget_voice, NULL);// 开阿里云交互线程printf("%s|%s|%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);pthread_create(&category_tid, NULL, pcategory, NULL);// 创建互斥锁和条件变量pthread_join(get_voice_tid, NULL);pthread_join(category_tid, NULL);// 销毁互斥锁和条件变量pthread_mutex_destroy(&mutex);pthread_cond_destroy(&cond);// 关闭串口close(serial_fd);
END:// 释放垃圾分类资源garbage_final();return 0;
}

在这里插入图片描述

六、功能点实现语音交互视频

垃圾分类

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