温度上报实时监控项目—

Part1 客户端

一、客户端功能要求

1、树莓派上运行socket客户端程序，每隔30秒以字符串“ID/时间/温度”形式上报采样温度，其中ID为树莓派的编号，便于服务器端区别是哪个树莓派客户端，如“RPI0001/2019-01-05 11:40:30/30.0C”;
2、通过命令行参数指定服务器IP地址和端口以及间隔采样时间；
3、程序放到后台运行，并通过syslog记录程序的运行出错、调试日志；
4、程序能够捕捉kill信号正常退出；

二、功能分析

1、建立socket通信，此处编写一个connect_server()函数，与server进行connect；，使用snprintf()函数进行格式化字符串，以达到指定输出格式；为了获取时间和温度样本，此处分别编写temperper_get()函数和time_get()函数。
2、通过调用getopt_long()函数进行命令行参数解析，并编写打印帮助信息函数print_usage()函数。
3、要是程序后台运行，即须调用守护进程deamon()函数，并与之配合建立log日志系统。
4、捕捉信号，即须安装相关信号，调用signal()函数，并编写相应回调函数sig_stop()，使程序正常退出

三、模块代码

1、连接服务器建立通信模块——connect_server.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <arpa/inet.h>int connect_server(int port, char *ser_ip);int connect_server(int port, char *ser_ip)
{int                      con_fd = -1; struct sockaddr_in       ser_addr; //创建socket_fdcon_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (con_fd < 0) { printf("Creat socket failure:%s\n",strerror(errno)); return -2; } //设置服务器端IP地址及端口信息memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));    //ser_addr结构体变量占用内存区域清零ser_addr.sin_family = AF_INET;              //设定协议族为AF_INET，即使用ipv4（32位）与端口号（16位）的组合ser_addr.sin_port = htons(port);            //调用htons()函数，将端口号由主机字节序转变成网络字节序inet_aton(ser_ip, &ser_addr.sin_addr);       //将目前字符串形式的IP地址转变成一个32位的网络序列的IP地址//与服务器端建立连接，并判断是否成功连接//ipv4对应sockaddr_in类型，此时应进行强制类型转换为通用套接字sockaddr类型if (connect(con_fd, (struct sockaddr *)&ser_addr, sizeof(ser_addr)) < 0) { printf("Connect server failure:%s\n", strerror(errno)); return -3; } //连接成功，打印相关信息printf("Establish the connection with server successfully\n");//返回客户端创建的socket_fdreturn con_fd;
}

2、温度(ds18b20数字温度传感器)采样模块——temperper_get.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <dirent.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int temperper_get(float *temper);int temperper_get(float *temper)
{int              fd = -1;int              found = 0;char             f_name[32];char             cache[512];char             *ptr = NULL;char             path[128]="/sys/bus/w1/devices/";DIR              *dirp = NULL;struct dirent    *direntp = NULL;//打开温度传感器设备文件夹dirp = opendir(path);   if(dirp == NULL) { printf("open folder failure: %s\n", strerror(errno)); return 0;}//查找温度传感器对应文件夹while ((direntp = readdir(dirp)) != NULL) {if (strstr(direntp->d_name, "28-")) {strncpy(f_name, direntp->d_name, sizeof(f_name)); found = 1;      //设置found为1，即代表找到相应文件夹} }closedir(dirp);         //关闭opendir()函数打开的文件夹//found == 0；即表明未检索到目的文件夹if (!found) { printf("Can not find the folder\n"); return 0; } //找到相应文件夹后，切换至该文件夹下以获取温度数据strncat(path, f_name, sizeof(path)-strlen(path));      //将文件夹名连接到path路径后strncat(path, "/w1_slave", sizeof(path)-strlen(path));   //将设备文件夹下存放温度的文件连接在path路径后//打开存放温度数据的文件if ((fd = open(path, O_RDONLY)) < 0) { printf("open file failure: %s\n", strerror(errno)); return 0; } //对定义buffer进行清零操作，并读进文件内容memset(cache, 0, sizeof(cache)); if (read(fd, cache, sizeof(cache)) < 0) {printf("Read data failure: %s\n", strerror(errno)); return 0;} //利用strstr(0函数进行字符串查找，目的是找到相应温度数值ptr = strstr(cache, "t=");if (!ptr) {printf("Can not find \"t=\"!\n");return 0;} //ptr指针后移两个字符单位(“t= ”)，其后即为温度数据ptr += 2;*temper = atof(ptr)/1000;    //将以字符串形式存储的温度数据转换成浮点数close(fd);                    //关闭open()打开文件时创建的文件描述符return 0;
}

3、时间获取模块——time_get.c

#include <time.h>
#include <stdio.h>void time_get(char *date_time);void time_get(char *date_time)
{time_t            timep;struct tm         *p;      //p为一个指向tm结构体类型的指针time(&timep);             //获得time_t结构的时间，UTC时间(在计算机中看到的UTC时间都是从1970年01月01日 0:00:00开始计算秒数的)p = gmtime(&timep);            //gmtime()函数将时间和日期转换成格林威治(GMT)时间//调用snprintf()，格式化字符串，输出指定时间格式snprintf(date_time, 32, "%d-%d-%d %d:%d:%d", 1900+p->tm_year,1+p->tm_mon, p->tm_mday, (p->tm_hour + 8), p->tm_min, p->tm_sec);return ;
}

4、自定义头文件“header.h”

//“header.h”
void print_usage(char *progname);               //print_usage（）函数声明；
void time_get(char *date_time);                 //time_get函数声明；
int temperper_get(float *temper);               //temperper_get函数声明；
int connect_server(int port, char *ser_ip);     //connect_server函数声明；

5、main函数——monitor_tem.c

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <netdb.h>
#include <syslog.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <getopt.h>
#include <dirent.h>
#include "header.h"void sig_stop(int signum);             //目的是配合信号使用，将g_stop设置为1，使程序终止int g_stop = 0;int main(int argc, char *argv[])
{int                      rv = -1;int                      daemon_run;int                      opt;int                      idx;int                      S_time;int                      port;int                      log_fd;int                      sock_fd = -1;char                     *ser_ip;char                     buf[512];char                     date_time[32];char                     *id = "Mastema";        //定义设备ID，此处为自己随便设定char                     *hostname;float                    temper;struct hostent           *getname = NULL;/*命令行参数解析：daemon：程序后台运行；time：待设定的上报时间间隔；name：设置待连服务器域名或者IP；port：设置待连服务器端口；help：命令行参数输入错误时，打印帮助信息。*/struct option            opts[] = {{"daemon",no_argument,NULL,'d'},{"time",required_argument,NULL,'t'},{"name",required_argument,NULL,'n'},{"port",required_argument,NULL,'p'},{"help",no_argument,NULL,'h'},{NULL,0,NULL,0}    }; while ((opt = getopt_long(argc,argv,"dt:n:p:h",opts,&idx)) != -1){switch(opt){case 'd':daemon_run = 1;             //daemon_run为1，设定deamon()函数执行break;case 't': S_time = atoi(optarg);       //将命令行参数中的时间(字符串形式)转换成整型break;case 'n':hostname = optarg;            //将命令行参数的域名或IP地址赋值给hostnamebreak;case 'p':port = atoi(optarg);       //将命令行参数中的端口号(字符串形式)转换成整型break;case 'h':print_usage(argv[0]);         //如有“-h”参数，则调用print_usage()函数打印帮助信息return 0;}}if (!port || !hostname)                //判断是否输入端口号或域名(IP地址){print_usage(argv[0]);return 0;}//DNS域名解析，将域名解析成服务器的公网IP地址，并将相关信息保存在getname指向的结构体中getname = gethostbyname(hostname); if (getname == NULL){printf("Get hostname failure : %s\n", strerror(h_errno));return 0;}//将保存在hostent结构体内的服务器IP地址(32位的网络字节序)转换成相应的点分十进制形式IP地址，并返回的char*指针赋值给给ser_ipser_ip = inet_ntoa(*(struct in_addr *)getname->h_addr);if (ser_ip == NULL){printf("Get ser_ip failure : %s\n", strerror(errno));return 0;}printf("ser_ip[%s]\n", ser_ip);//守护进程函数if (daemon_run)         {printf("Program %s is running at the background now\n", argv[0]);//创建日志系统，程序后台运行后，将所有打印信息打印在日志文件中log_fd = open("receive_temper.log",  O_CREAT|O_RDWR, 0666);if (log_fd < 0){printf("Open the logfile failure : %s\n", strerror(errno));return 0;}//标准输出及标准出错重定向，重定向至日志文件dup2(log_fd, STDOUT_FILENO);dup2(log_fd, STDERR_FILENO);//设置deamon()函数两个参数为1//即保持当前目录不变，并且使标准输出及标准出错重定向仍打印输出信息，只不过此时打印信息将会全部打印至日志文件中！if ((daemon(1, 1)) < 0){printf("Deamon failure : %s\n", strerror(errno));return 0;}}//安装信号signal(SIGUSR1, sig_stop);        //捕捉到kill信号后，调用sig_stop(),将g_stop设置为1，程序结束signal(SIGPIPE, SIG_IGN);       //屏蔽SIGPIPE信号，因为当服务器主动断开socket连接后，客户端会接收到SIGPIPE信号，自动退出。为达到服务器主动断开socket连接后，客户端重连服务器端的目的，这里必须屏蔽掉SIGPIPE信号//对buf栈区内存执行清零操作memset(buf, 0, sizeof(buf));while (!g_stop){if ((temperper_get(&temper)) < 0)            //调用temperper_get()函数，获取温度{printf("Get temperature failure!\n");continue;}time_get(date_time);     //调用time_get()函数，获取时间//格式化字符串输出，形式为功能指定形式snprintf(buf, sizeof(buf),"%s/%s/%.1f%c", id, date_time, temper, 'C');//未能连接到服务器if (sock_fd < 0){//调用connect_server()函数，尝试连接服务器if ((sock_fd = connect_server(port, ser_ip)) < 0){printf("Now establish the connection with server again!\n");printf("\n");continue;}}//成功连接服务器，开始传输数据if (sock_fd >= 0) {//向buf中写数据，并通过pipe传输给服务器端rv = write(sock_fd, buf, sizeof(buf));if (rv >= 0){printf("Send messege to server successfully!\n");}else{printf("Send messege to server failure : %s\n", strerror(errno));close(sock_fd); sock_fd = -1;      //上传数据失败，将sock_fd重设为-1，下次循环重新连接服务器}}//程序休眠S_time，达到一定时间间隔后，将数据上报服务器的目的sleep(S_time);}close(sock_fd);//syslog(LOG_NOTICE, "Program stop running\n");//closelog();return 0;
}//打印帮助信息
void print_usage(char *progname)
{printf("-d(--daemon):let program run in the background.\n");printf("-p(--port):enter server port.\n");printf("-h(--help):print this help information.\n");printf("-t(--time):enter the sampling interval time.\n");printf("-i(--ip):enter the server's ipaddr.\n");return ;
}//捕捉到相应信号后，设置g_stop为1
void sig_stop(int signum)
{if (SIGUSR1 == signum){g_stop = 1;        }return ;
}