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/*
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* 自然写互动课堂教学管理网关软件 V1.0
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* main.c - 网关主程序入口
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*
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* 功能说明：
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* 1. 系统初始化与模块启动协调
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* 2. 主事件循环（epoll事件驱动模型）
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* 3. 信号处理与优雅退出
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* 4. 系统运行状态监控
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* 硬件平台：ARM Linux嵌入式网关
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* 角色：教室内BLE点阵笔 ↔ MQTT云平台的协议桥接
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*/
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#include <stdio.h>
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#include <stdlib.h>
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#include <string.h>
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#include <signal.h>
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#include <unistd.h>
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#include <pthread.h>
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#include <sys/epoll.h>
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#include <sys/time.h>
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#include <syslog.h>
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#include <errno.h>
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/* 模块头文件 */
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#include "ble_manager.h"
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#include "mqtt_client.h"
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#include "protocol_converter.h"
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#include "ring_buffer.h"
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#include "offline_cache.h"
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#include "device_manager.h"
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#include "ota_updater.h"
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#include "gateway_config.h"
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#include "watchdog.h"
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#include "http_server.h"
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/* ========== 全局常量 ========== */
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#define GATEWAY_VERSION "1.0.0"
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#define MAX_EPOLL_EVENTS 64
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#define MAIN_LOOP_TIMEOUT_MS 100
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/* ========== 全局变量 ========== */
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/* 运行标志（信号处理中设置为0） */
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static volatile int g_running = 1;
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/* epoll文件描述符 */
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static int g_epoll_fd = -1;
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/* 系统启动时间 */
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static struct timeval g_start_time;
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/* 各模块状态 */
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typedef struct {
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int ble_active; /* BLE模块是否正常 */
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int mqtt_connected; /* MQTT是否已连接 */
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int pen_count; /* 已连接笔数量 */
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int cache_count; /* 离线缓存数据条数 */
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unsigned long uptime_sec; /* 运行时长（秒） */
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unsigned long total_packets;/* 累计转发数据包数 */
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} GatewayStatus;
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static GatewayStatus g_status;
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/* ========== 信号处理 ========== */
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/**
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* 信号处理函数
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* 捕获SIGINT/SIGTERM实现优雅退出
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*/
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static void signal_handler(int signo) {
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||||
if (signo == SIGINT || signo == SIGTERM) {
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syslog(LOG_INFO, "收到终止信号 %d，准备退出...", signo);
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||||
g_running = 0;
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}
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}
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||||
/**
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||||
* 注册信号处理器
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*/
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static void setup_signals(void) {
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struct sigaction sa;
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memset(&sa, 0, sizeof(sa));
|
||||
sa.sa_handler = signal_handler;
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||||
sigemptyset(&sa.sa_mask);
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||||
sa.sa_flags = 0;
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||||
sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
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||||
sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);
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||||
/* 忽略SIGPIPE（网络连接断开时避免进程退出） */
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||||
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
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||||
}
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||||
/* ========== 模块初始化 ========== */
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||||
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/**
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||||
* 初始化所有功能模块
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* 按依赖顺序逐一启动各子系统
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*
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* @return 0成功, -1失败
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*/
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static int init_modules(void) {
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syslog(LOG_INFO, "=== 自然写网关 V%s 启动 ===", GATEWAY_VERSION);
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||||
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||||
/* 步骤1：加载配置文件 */
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||||
if (gateway_config_load("/etc/writech/gateway.conf") != 0) {
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||||
syslog(LOG_WARNING, "配置文件加载失败，使用默认配置");
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||||
gateway_config_load_defaults();
|
||||
}
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||||
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||||
/* 步骤2：初始化环形缓冲区（用于BLE→MQTT数据转发） */
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||||
ring_buffer_init(64 * 1024); /* 64KB缓冲区 */
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||||
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||||
/* 步骤3：初始化离线缓存（SQLite） */
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||||
if (offline_cache_init("/var/lib/writech/cache.db") != 0) {
|
||||
syslog(LOG_ERR, "离线缓存初始化失败");
|
||||
return -1;
|
||||
}
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||||
|
||||
/* 步骤4：初始化BLE管理器 */
|
||||
if (ble_manager_init() != 0) {
|
||||
syslog(LOG_ERR, "BLE管理器初始化失败");
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
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||||
/* 步骤5：初始化MQTT客户端 */
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||||
const char *mqtt_host = gateway_config_get_string("mqtt.host", "mqtt.writech.com");
|
||||
int mqtt_port = gateway_config_get_int("mqtt.port", 8883);
|
||||
if (mqtt_client_init(mqtt_host, mqtt_port) != 0) {
|
||||
syslog(LOG_ERR, "MQTT客户端初始化失败");
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
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||||
/* 步骤6：初始化协议转换器 */
|
||||
protocol_converter_init();
|
||||
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||||
/* 步骤7：初始化设备管理器 */
|
||||
device_manager_init();
|
||||
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||||
/* 步骤8：初始化OTA升级模块 */
|
||||
ota_updater_init();
|
||||
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||||
/* 步骤9：初始化看门狗 */
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||||
watchdog_init(30); /* 30秒超时 */
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||||
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||||
/* 步骤10：启动本地Web管理页面 */
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||||
int http_port = gateway_config_get_int("http.port", 8080);
|
||||
http_server_start(http_port);
|
||||
|
||||
syslog(LOG_INFO, "所有模块初始化完成");
|
||||
return 0;
|
||||
}
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||||
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/* ========== 主事件循环 ========== */
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||||
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/**
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||||
* 创建epoll实例并注册各模块的文件描述符
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*/
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||||
static int setup_epoll(void) {
|
||||
g_epoll_fd = epoll_create1(0);
|
||||
if (g_epoll_fd < 0) {
|
||||
syslog(LOG_ERR, "epoll_create失败: %s", strerror(errno));
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
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||||
/* 注册BLE事件文件描述符 */
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||||
int ble_fd = ble_manager_get_fd();
|
||||
if (ble_fd >= 0) {
|
||||
struct epoll_event ev;
|
||||
ev.events = EPOLLIN;
|
||||
ev.data.fd = ble_fd;
|
||||
epoll_ctl(g_epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, ble_fd, &ev);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 注册MQTT事件文件描述符 */
|
||||
int mqtt_fd = mqtt_client_get_fd();
|
||||
if (mqtt_fd >= 0) {
|
||||
struct epoll_event ev;
|
||||
ev.events = EPOLLIN | EPOLLOUT;
|
||||
ev.data.fd = mqtt_fd;
|
||||
epoll_ctl(g_epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, mqtt_fd, &ev);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
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||||
* 处理epoll事件
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||||
*/
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||||
static void process_events(struct epoll_event *events, int count) {
|
||||
int i;
|
||||
for (i = 0; i < count; i++) {
|
||||
int fd = events[i].data.fd;
|
||||
|
||||
if (fd == ble_manager_get_fd()) {
|
||||
/* BLE数据就绪，读取并转发 */
|
||||
ble_manager_process_events();
|
||||
} else if (fd == mqtt_client_get_fd()) {
|
||||
/* MQTT事件处理 */
|
||||
if (events[i].events & EPOLLIN) {
|
||||
mqtt_client_process_read();
|
||||
}
|
||||
if (events[i].events & EPOLLOUT) {
|
||||
mqtt_client_process_write();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
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||||
* 定时任务处理（每次主循环迭代执行）
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||||
* 处理非事件驱动的周期性任务
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*/
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||||
static void periodic_tasks(void) {
|
||||
static unsigned long tick_count = 0;
|
||||
tick_count++;
|
||||
|
||||
/* 每秒执行一次 */
|
||||
if (tick_count % 10 == 0) {
|
||||
/* 喂看门狗 */
|
||||
watchdog_feed();
|
||||
|
||||
/* 更新运行时长 */
|
||||
struct timeval now;
|
||||
gettimeofday(&now, NULL);
|
||||
g_status.uptime_sec = now.tv_sec - g_start_time.tv_sec;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 每5秒执行一次 */
|
||||
if (tick_count % 50 == 0) {
|
||||
/* 更新状态信息 */
|
||||
g_status.ble_active = ble_manager_is_active();
|
||||
g_status.mqtt_connected = mqtt_client_is_connected();
|
||||
g_status.pen_count = ble_manager_get_connected_count();
|
||||
g_status.cache_count = offline_cache_get_count();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 每30秒执行一次 */
|
||||
if (tick_count % 300 == 0) {
|
||||
/* 尝试回传离线缓存数据 */
|
||||
if (g_status.mqtt_connected && g_status.cache_count > 0) {
|
||||
offline_cache_flush_to_mqtt();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 检查OTA更新 */
|
||||
ota_updater_check();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 协议转发：从环形缓冲区读取BLE数据，转换后发送到MQTT */
|
||||
protocol_converter_process();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ========== 清理退出 ========== */
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 清理并释放所有资源
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||||
*/
|
||||
static void cleanup(void) {
|
||||
syslog(LOG_INFO, "开始清理资源...");
|
||||
|
||||
http_server_stop();
|
||||
watchdog_stop();
|
||||
ota_updater_cleanup();
|
||||
device_manager_cleanup();
|
||||
mqtt_client_cleanup();
|
||||
ble_manager_cleanup();
|
||||
offline_cache_close();
|
||||
ring_buffer_destroy();
|
||||
gateway_config_free();
|
||||
|
||||
if (g_epoll_fd >= 0) {
|
||||
close(g_epoll_fd);
|
||||
}
|
||||
|
||||
syslog(LOG_INFO, "=== 网关已安全退出 ===");
|
||||
closelog();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ========== 主函数 ========== */
|
||||
|
||||
int main(int argc, char *argv[]) {
|
||||
/* 打开系统日志 */
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||||
openlog("writech-gateway", LOG_PID | LOG_NDELAY, LOG_DAEMON);
|
||||
|
||||
/* 记录启动时间 */
|
||||
gettimeofday(&g_start_time, NULL);
|
||||
memset(&g_status, 0, sizeof(g_status));
|
||||
|
||||
/* 注册信号处理 */
|
||||
setup_signals();
|
||||
|
||||
/* 初始化所有模块 */
|
||||
if (init_modules() != 0) {
|
||||
syslog(LOG_ERR, "模块初始化失败，退出");
|
||||
cleanup();
|
||||
return EXIT_FAILURE;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 设置epoll */
|
||||
if (setup_epoll() != 0) {
|
||||
cleanup();
|
||||
return EXIT_FAILURE;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 主事件循环 */
|
||||
struct epoll_event events[MAX_EPOLL_EVENTS];
|
||||
|
||||
syslog(LOG_INFO, "进入主事件循环...");
|
||||
|
||||
while (g_running) {
|
||||
int nfds = epoll_wait(g_epoll_fd, events, MAX_EPOLL_EVENTS,
|
||||
MAIN_LOOP_TIMEOUT_MS);
|
||||
|
||||
if (nfds < 0) {
|
||||
if (errno == EINTR) continue;
|
||||
syslog(LOG_ERR, "epoll_wait错误: %s", strerror(errno));
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (nfds > 0) {
|
||||
process_events(events, nfds);
|
||||
}
|
||||
|
||||
periodic_tasks();
|
||||
}
|
||||
|
||||
cleanup();
|
||||
return EXIT_SUCCESS;
|
||||
}
|
||||
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