摘要:隨著科技的不斷進(jìn)步,智能家居逐漸成為可能,而智能家居網(wǎng)絡(luò)終端則是智能家居的關(guān)鍵。該文提出一種新的基于ARM-Linux的智能家居網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)計(jì)方案,首先先簡(jiǎn)要介紹了基于ARM-Linux平臺(tái)的智能化家居設(shè)計(jì)方案,重點(diǎn)對(duì)基于ARM-Linux平臺(tái)的智能家居網(wǎng)絡(luò)終端的硬件組成及軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
關(guān)鍵詞:智能家居;智能終端;ARM-Linux;GPRS
中圖分類號(hào):TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)07-1612-02
Design and Realization of Intelligent Home Network Terminal Based on ARM-Linux
JIN Xin1,2
(1.Department of Computer Science, Wuhan University, Wuhan 430074, China; 2.Department of Computer Technology and Application, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China)
Abstract: With the development of science and technology, Intelligent home becomes possible, and the intelligent home network terminal is the key technique for it. A new design methods of intelligenthome network terminal based on ARM-Linux is proposed, This paper introduced the design methods of intelligent terminal, and placed its importance on the hardware design and software design of Intelligent Terminal.
Key words: intelligent home; network terminal; ARM-Linux; GPRS
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,人們對(duì)居住房子的舒適性及安全性要求也提升到了更高的檔次。別墅或復(fù)式豪宅等高檔住宅成為越來(lái)越多高收入人群和追求高尚居住人群的居家首選,超大的住宅空間,優(yōu)雅美麗的居住環(huán)境,給人們帶來(lái)了高品質(zhì)的生活享受。但是,這類高尚豪華的富人住宅社區(qū),也成為了盜竊、搶劫等罪犯分子下手的目標(biāo)。
智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,網(wǎng)絡(luò)通訊和圖像處理技術(shù)為實(shí)現(xiàn)家庭安居監(jiān)控系統(tǒng)提供高效可行而且價(jià)格低廉的解決方案。通過(guò)在家中設(shè)置好預(yù)先監(jiān)控點(diǎn),在世界任何地方,都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或直接通過(guò)手機(jī),就可隨時(shí)隨地了解自己家庭概況,確保安全。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)調(diào)研,確定本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下:
1) 通過(guò)網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)連接,用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問(wèn)該系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)基于Web的系統(tǒng)控制;
2) 通過(guò)紅外接收器,實(shí)現(xiàn)遙控系統(tǒng);
3) 采用無(wú)線方式控制各家電(包括日光燈,空調(diào),電腦,電視機(jī)等)的電源開(kāi)關(guān)或監(jiān)測(cè)家電運(yùn)行狀態(tài);
4) 煙霧探測(cè)器探測(cè)到煙霧時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)切斷家居中的電源,并發(fā)出火警提示;煤氣探測(cè)器探測(cè)到煤氣時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)切斷家具中的氣源,并且發(fā)出報(bào)警信號(hào);
5)紅外探頭探測(cè)到家中有人走動(dòng),就會(huì)自動(dòng)報(bào)警,并通過(guò)蜂鳴器和語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警,同時(shí)將報(bào)警信息傳到物業(yè)保安中心,還可以自動(dòng)撥號(hào)到主人的手機(jī)或發(fā)送短信到指定的手機(jī);
6) 三表遠(yuǎn)傳:水、電、氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收計(jì)費(fèi)是智能物業(yè)管理的一個(gè)重要部分,它解決了入戶抄表的低效率、干擾性和不安全因素;
7) 物業(yè)報(bào)修:通過(guò)家庭智能終端可以向物業(yè)管理部門申請(qǐng)維修、預(yù)訂等指定社區(qū)服務(wù);
根據(jù)系統(tǒng)功能畫(huà)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
2 硬件設(shè)計(jì)
智能家居網(wǎng)絡(luò)終端是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分,網(wǎng)絡(luò)終端一端連接在Internet上,另一端連接在家庭內(nèi)的控制總線上。它可以提供三表傳送、安防報(bào)警、緊急求助、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制等功能,硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
各部分及其模塊的功能介紹如下:
1)控制器部分,本系統(tǒng)處理器選擇了SAMSUNG公司推出的16/32位RISC處理器S3C44B0,該處理器為低功耗的32位RISC處理器,內(nèi)帶一個(gè)ARM7TDMI核,適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。主頻最高可達(dá)66MIPS,高速的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。為了降低成本,S3C44B0提供了豐富的內(nèi)置部件,包括:8KB Cache和內(nèi)部SRAM,LCD控制器,帶自動(dòng)握手的2通道UART,4通道DMA,系統(tǒng)管理器(片選邏輯,SDRAM控制器),帶PMW功能的5通道定時(shí)器和一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器,I/O端口,RTC,8通道10位ADC,IIC總線接口,IIS總線接口,同步SIO接口和PLL陪頻器。
2)Flash存儲(chǔ)器部分,本文所采用Samsung生產(chǎn)的64M NAND Flash存儲(chǔ)器芯片K9F1208作為存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)構(gòu)建8位數(shù)據(jù)寬度的FLASH存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
3)SDRAM存儲(chǔ)器部分,選用K4S561632C-TC75芯片,該芯片存儲(chǔ)容量為16M*16位(32M字節(jié)),數(shù)據(jù)寬度為16位,常見(jiàn)封裝為54腳TSOP,頻率為133MHz,支持自刷新和自動(dòng)刷新。
4)以太網(wǎng)控制器部分,主要是RTL8019AS、耦合變壓器、RJ45插座、20MHz晶體;
5)GPRS網(wǎng)絡(luò)采用Sony Ericsson公司GR47模塊進(jìn)行通信,GR47支持雙頻GSM寬帶900MHz/1800MHz,可通過(guò)SMS短消息服務(wù)、CSD、HSCSD或GPRS來(lái)發(fā)送或接收資料,并可處理語(yǔ)音及傳真。
6)家庭控制網(wǎng)絡(luò)連接部分,由MAXIM公司的MAX487、RJ11插座構(gòu)成。
7)USB攝像頭,選用ANC 5888, Linux內(nèi)核支持該攝像頭芯片,USB接口支持1.1/2.0。
8)紅外收發(fā)器,選用市場(chǎng)上較為常用的Zifog公司的ZHX1010,該器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以直接與S3C44B0處理器的UART2端口連接操作,不需要額外的驅(qū)動(dòng)器件,應(yīng)用比較方便。
9)射頻模塊選用愛(ài)立信公司的R0KIO1008,該器件集成了射頻單元和基帶控制器,提供多種HCI傳輸層接口,并提供用于使用的接口電路板和天線,在應(yīng)用上非常方便。
10)電話接口選用了HOLTEK(盛群)公司生產(chǎn)的專用DTMF發(fā)生集成電路HT92OOA,HT92OOA是使用一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端和一個(gè)同步時(shí)鐘形成一個(gè)5位代碼來(lái)發(fā)送DTMF信號(hào)的,含有5位數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)串可選擇要發(fā)送的電話號(hào)碼的每個(gè)數(shù)字。
11)JTAG接口:本系統(tǒng)采用的是標(biāo)準(zhǔn)14針JTAG接口,支持ARM7全系列處理器,支持STD,并口連接,支持網(wǎng)絡(luò)調(diào)試功能。
12)電源部分,由一片7805提供5V的直流電壓。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 操作系統(tǒng)選擇
本文選擇μClinux操作系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),μClinux最大的特點(diǎn)就是源代碼公開(kāi)而且遵循GPL協(xié)議,它主要是針對(duì)目標(biāo)處理器沒(méi)有存儲(chǔ)管理單元MMU的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。
所用的uClinux的源代碼包是在EDA網(wǎng)站下載的,是專門針對(duì)S3C44B0X芯片的硬件環(huán)境制作的,已經(jīng)初步裁減和壓縮,把代碼解壓縮到宿主機(jī)上,它會(huì)把全部的文件解壓縮到uClinux-dist的目錄下,其內(nèi)核是linux2.4.x。
3.2 軟件結(jié)構(gòu)及流程
網(wǎng)絡(luò)終端軟件的設(shè)計(jì),采用了模塊化設(shè)計(jì)的思想,把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端軟件功能進(jìn)行模塊化細(xì)分,各模塊之間功能相互獨(dú)立,其中,主程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件核心,通過(guò)主程序有機(jī)的調(diào)用系統(tǒng)中各類的子程序及模塊,形成一個(gè)聯(lián)系緊密的整體,有條不紊的完成各項(xiàng)預(yù)定的操作指令。
主程序流程如下:系統(tǒng)上電或復(fù)位后,由Boot loader程序引導(dǎo)μClinux操作系統(tǒng)運(yùn)行,系統(tǒng)首先通過(guò)各設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序?qū)Ω鱾�(gè)硬件設(shè)備初始化;然后進(jìn)入正常的控制循環(huán),使系統(tǒng)按照設(shè)定的參數(shù)和標(biāo)志位工作;然后,啟動(dòng)RS485總線開(kāi)始對(duì)家用設(shè)備進(jìn)行論詢,根據(jù)從機(jī)提交的異常報(bào)告,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理程序,根據(jù)相應(yīng)的報(bào)告選擇合適的報(bào)警信息,一方面通過(guò)主機(jī)上的蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲,另一方面將報(bào)警信息提交給系統(tǒng),系統(tǒng)調(diào)用GPRS無(wú)線通訊模塊和自動(dòng)撥號(hào)模塊,以短信的方式或撥號(hào)形式將報(bào)警信息發(fā)給指定的手機(jī)或小靈通;同時(shí),控制器不斷查詢GPRS模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊,當(dāng)接收到用戶發(fā)來(lái)的短信,調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序,找出從機(jī)的地址,并將該信息命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的RS485通信協(xié)議幀,調(diào)用主機(jī)RS485通訊程序向指定從機(jī)發(fā)送控制/查詢命令。由于篇幅有限,本文主要介紹GPRS通信模塊的設(shè)計(jì)。
3.3 GPRS通信模塊的設(shè)計(jì)
GR47模塊共提供了三個(gè)串口供用戶使用,本系統(tǒng)使用UART1,用戶可以通過(guò)該串口向GR47模塊發(fā)送AT命令來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制和狀態(tài)查詢,也可以通過(guò)該串口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收及流量控制。GR47還提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SIM卡接口,用戶可以通過(guò)該接口直接和3V或5V的SIM卡進(jìn)行連接,而GR47會(huì)對(duì)其自動(dòng)識(shí)別并進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
網(wǎng)絡(luò)傳輸GPRS模塊GR47有兩種工作狀態(tài),指令狀態(tài)和數(shù)據(jù)狀態(tài)。通過(guò)UART與GR47模塊的UART通信,送相關(guān)AT指令到GR47模塊,以控制GR47模塊與Internet的連接。如下建立GR47模塊與Internet連接的步驟:
1)為GPRS模塊開(kāi)通TCP/IP服務(wù)。發(fā)送指令“AT+CGDCON T=1,IP,"CMNET"”,正常情況下返回“OK”。
2)為GPRS模塊分得固定虛擬IP地址。發(fā)送指令“AT*E2IPA=1,1”,正常情況下返回“OK”。
3)查看GPRS模塊分得的IP地址。發(fā)送指令“AT*E2IPI=0”,正常情況下返回IP地址。
4)通過(guò)TCP連接后臺(tái)數(shù)據(jù)接收服務(wù)器。發(fā)送指令“AT*E2IPO=1,"xxx.xxx.xxx.xxx",xxxx”,連接后返回“CONNECT”。如果返回的信息是“ERROR”,則必須重新發(fā)送相關(guān)指令。一旦GR47設(shè)置完成,儀表就可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸了。
4 結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)采用嵌入式控制技術(shù),集電子、通訊、感探測(cè)、計(jì)算機(jī)于一體的智能化、多功能的新一代智能家居終端精品。系統(tǒng)采用嵌入式的μClinux操作系統(tǒng)和ARM硬件平臺(tái),支持以太網(wǎng)通信、GPRS通信、藍(lán)牙通信和RS485通信,具有低成本、高適應(yīng)性、高穩(wěn)定性、易操作性等優(yōu)點(diǎn),適合于家庭住宅區(qū)、樓盤別墅、廠房、商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、財(cái)務(wù)室、寫(xiě)字樓等需要防止他人非法入侵、防火、防有害氣體泄露、需緊急求助的場(chǎng)所,不管您身在何處,您都可以知道家中的突發(fā)事件,便于及時(shí)采取措施。
參考文獻(xiàn):
[1] 周洪.智能家居控制系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.
[2] 黃濤.嵌入式無(wú)線互連系統(tǒng)開(kāi)發(fā)從實(shí)踐到提高[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.
[4] 周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.
[5] 楊水清.ARM嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.
關(guān)鍵詞:智能家居;智能終端;ARM-Linux;GPRS
中圖分類號(hào):TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)07-1612-02
Design and Realization of Intelligent Home Network Terminal Based on ARM-Linux
JIN Xin1,2
(1.Department of Computer Science, Wuhan University, Wuhan 430074, China; 2.Department of Computer Technology and Application, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China)
Abstract: With the development of science and technology, Intelligent home becomes possible, and the intelligent home network terminal is the key technique for it. A new design methods of intelligenthome network terminal based on ARM-Linux is proposed, This paper introduced the design methods of intelligent terminal, and placed its importance on the hardware design and software design of Intelligent Terminal.
Key words: intelligent home; network terminal; ARM-Linux; GPRS
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,人們對(duì)居住房子的舒適性及安全性要求也提升到了更高的檔次。別墅或復(fù)式豪宅等高檔住宅成為越來(lái)越多高收入人群和追求高尚居住人群的居家首選,超大的住宅空間,優(yōu)雅美麗的居住環(huán)境,給人們帶來(lái)了高品質(zhì)的生活享受。但是,這類高尚豪華的富人住宅社區(qū),也成為了盜竊、搶劫等罪犯分子下手的目標(biāo)。
智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,網(wǎng)絡(luò)通訊和圖像處理技術(shù)為實(shí)現(xiàn)家庭安居監(jiān)控系統(tǒng)提供高效可行而且價(jià)格低廉的解決方案。通過(guò)在家中設(shè)置好預(yù)先監(jiān)控點(diǎn),在世界任何地方,都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或直接通過(guò)手機(jī),就可隨時(shí)隨地了解自己家庭概況,確保安全。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)調(diào)研,確定本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下:
1) 通過(guò)網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)連接,用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問(wèn)該系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)基于Web的系統(tǒng)控制;
2) 通過(guò)紅外接收器,實(shí)現(xiàn)遙控系統(tǒng);
3) 采用無(wú)線方式控制各家電(包括日光燈,空調(diào),電腦,電視機(jī)等)的電源開(kāi)關(guān)或監(jiān)測(cè)家電運(yùn)行狀態(tài);
4) 煙霧探測(cè)器探測(cè)到煙霧時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)切斷家居中的電源,并發(fā)出火警提示;煤氣探測(cè)器探測(cè)到煤氣時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)切斷家具中的氣源,并且發(fā)出報(bào)警信號(hào);
5)紅外探頭探測(cè)到家中有人走動(dòng),就會(huì)自動(dòng)報(bào)警,并通過(guò)蜂鳴器和語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警,同時(shí)將報(bào)警信息傳到物業(yè)保安中心,還可以自動(dòng)撥號(hào)到主人的手機(jī)或發(fā)送短信到指定的手機(jī);
6) 三表遠(yuǎn)傳:水、電、氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收計(jì)費(fèi)是智能物業(yè)管理的一個(gè)重要部分,它解決了入戶抄表的低效率、干擾性和不安全因素;
7) 物業(yè)報(bào)修:通過(guò)家庭智能終端可以向物業(yè)管理部門申請(qǐng)維修、預(yù)訂等指定社區(qū)服務(wù);
根據(jù)系統(tǒng)功能畫(huà)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
2 硬件設(shè)計(jì)
智能家居網(wǎng)絡(luò)終端是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分,網(wǎng)絡(luò)終端一端連接在Internet上,另一端連接在家庭內(nèi)的控制總線上。它可以提供三表傳送、安防報(bào)警、緊急求助、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制等功能,硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
各部分及其模塊的功能介紹如下:
1)控制器部分,本系統(tǒng)處理器選擇了SAMSUNG公司推出的16/32位RISC處理器S3C44B0,該處理器為低功耗的32位RISC處理器,內(nèi)帶一個(gè)ARM7TDMI核,適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。主頻最高可達(dá)66MIPS,高速的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。為了降低成本,S3C44B0提供了豐富的內(nèi)置部件,包括:8KB Cache和內(nèi)部SRAM,LCD控制器,帶自動(dòng)握手的2通道UART,4通道DMA,系統(tǒng)管理器(片選邏輯,SDRAM控制器),帶PMW功能的5通道定時(shí)器和一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器,I/O端口,RTC,8通道10位ADC,IIC總線接口,IIS總線接口,同步SIO接口和PLL陪頻器。
2)Flash存儲(chǔ)器部分,本文所采用Samsung生產(chǎn)的64M NAND Flash存儲(chǔ)器芯片K9F1208作為存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)構(gòu)建8位數(shù)據(jù)寬度的FLASH存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
3)SDRAM存儲(chǔ)器部分,選用K4S561632C-TC75芯片,該芯片存儲(chǔ)容量為16M*16位(32M字節(jié)),數(shù)據(jù)寬度為16位,常見(jiàn)封裝為54腳TSOP,頻率為133MHz,支持自刷新和自動(dòng)刷新。
4)以太網(wǎng)控制器部分,主要是RTL8019AS、耦合變壓器、RJ45插座、20MHz晶體;
5)GPRS網(wǎng)絡(luò)采用Sony Ericsson公司GR47模塊進(jìn)行通信,GR47支持雙頻GSM寬帶900MHz/1800MHz,可通過(guò)SMS短消息服務(wù)、CSD、HSCSD或GPRS來(lái)發(fā)送或接收資料,并可處理語(yǔ)音及傳真。
6)家庭控制網(wǎng)絡(luò)連接部分,由MAXIM公司的MAX487、RJ11插座構(gòu)成。
7)USB攝像頭,選用ANC 5888, Linux內(nèi)核支持該攝像頭芯片,USB接口支持1.1/2.0。
8)紅外收發(fā)器,選用市場(chǎng)上較為常用的Zifog公司的ZHX1010,該器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以直接與S3C44B0處理器的UART2端口連接操作,不需要額外的驅(qū)動(dòng)器件,應(yīng)用比較方便。
9)射頻模塊選用愛(ài)立信公司的R0KIO1008,該器件集成了射頻單元和基帶控制器,提供多種HCI傳輸層接口,并提供用于使用的接口電路板和天線,在應(yīng)用上非常方便。
10)電話接口選用了HOLTEK(盛群)公司生產(chǎn)的專用DTMF發(fā)生集成電路HT92OOA,HT92OOA是使用一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端和一個(gè)同步時(shí)鐘形成一個(gè)5位代碼來(lái)發(fā)送DTMF信號(hào)的,含有5位數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)串可選擇要發(fā)送的電話號(hào)碼的每個(gè)數(shù)字。
11)JTAG接口:本系統(tǒng)采用的是標(biāo)準(zhǔn)14針JTAG接口,支持ARM7全系列處理器,支持STD,并口連接,支持網(wǎng)絡(luò)調(diào)試功能。
12)電源部分,由一片7805提供5V的直流電壓。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 操作系統(tǒng)選擇
本文選擇μClinux操作系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),μClinux最大的特點(diǎn)就是源代碼公開(kāi)而且遵循GPL協(xié)議,它主要是針對(duì)目標(biāo)處理器沒(méi)有存儲(chǔ)管理單元MMU的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。
所用的uClinux的源代碼包是在EDA網(wǎng)站下載的,是專門針對(duì)S3C44B0X芯片的硬件環(huán)境制作的,已經(jīng)初步裁減和壓縮,把代碼解壓縮到宿主機(jī)上,它會(huì)把全部的文件解壓縮到uClinux-dist的目錄下,其內(nèi)核是linux2.4.x。
3.2 軟件結(jié)構(gòu)及流程
網(wǎng)絡(luò)終端軟件的設(shè)計(jì),采用了模塊化設(shè)計(jì)的思想,把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端軟件功能進(jìn)行模塊化細(xì)分,各模塊之間功能相互獨(dú)立,其中,主程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件核心,通過(guò)主程序有機(jī)的調(diào)用系統(tǒng)中各類的子程序及模塊,形成一個(gè)聯(lián)系緊密的整體,有條不紊的完成各項(xiàng)預(yù)定的操作指令。
主程序流程如下:系統(tǒng)上電或復(fù)位后,由Boot loader程序引導(dǎo)μClinux操作系統(tǒng)運(yùn)行,系統(tǒng)首先通過(guò)各設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序?qū)Ω鱾�(gè)硬件設(shè)備初始化;然后進(jìn)入正常的控制循環(huán),使系統(tǒng)按照設(shè)定的參數(shù)和標(biāo)志位工作;然后,啟動(dòng)RS485總線開(kāi)始對(duì)家用設(shè)備進(jìn)行論詢,根據(jù)從機(jī)提交的異常報(bào)告,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理程序,根據(jù)相應(yīng)的報(bào)告選擇合適的報(bào)警信息,一方面通過(guò)主機(jī)上的蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲,另一方面將報(bào)警信息提交給系統(tǒng),系統(tǒng)調(diào)用GPRS無(wú)線通訊模塊和自動(dòng)撥號(hào)模塊,以短信的方式或撥號(hào)形式將報(bào)警信息發(fā)給指定的手機(jī)或小靈通;同時(shí),控制器不斷查詢GPRS模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊,當(dāng)接收到用戶發(fā)來(lái)的短信,調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序,找出從機(jī)的地址,并將該信息命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的RS485通信協(xié)議幀,調(diào)用主機(jī)RS485通訊程序向指定從機(jī)發(fā)送控制/查詢命令。由于篇幅有限,本文主要介紹GPRS通信模塊的設(shè)計(jì)。
3.3 GPRS通信模塊的設(shè)計(jì)
GR47模塊共提供了三個(gè)串口供用戶使用,本系統(tǒng)使用UART1,用戶可以通過(guò)該串口向GR47模塊發(fā)送AT命令來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制和狀態(tài)查詢,也可以通過(guò)該串口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收及流量控制。GR47還提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SIM卡接口,用戶可以通過(guò)該接口直接和3V或5V的SIM卡進(jìn)行連接,而GR47會(huì)對(duì)其自動(dòng)識(shí)別并進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
網(wǎng)絡(luò)傳輸GPRS模塊GR47有兩種工作狀態(tài),指令狀態(tài)和數(shù)據(jù)狀態(tài)。通過(guò)UART與GR47模塊的UART通信,送相關(guān)AT指令到GR47模塊,以控制GR47模塊與Internet的連接。如下建立GR47模塊與Internet連接的步驟:
1)為GPRS模塊開(kāi)通TCP/IP服務(wù)。發(fā)送指令“AT+CGDCON T=1,IP,"CMNET"”,正常情況下返回“OK”。
2)為GPRS模塊分得固定虛擬IP地址。發(fā)送指令“AT*E2IPA=1,1”,正常情況下返回“OK”。
3)查看GPRS模塊分得的IP地址。發(fā)送指令“AT*E2IPI=0”,正常情況下返回IP地址。
4)通過(guò)TCP連接后臺(tái)數(shù)據(jù)接收服務(wù)器。發(fā)送指令“AT*E2IPO=1,"xxx.xxx.xxx.xxx",xxxx”,連接后返回“CONNECT”。如果返回的信息是“ERROR”,則必須重新發(fā)送相關(guān)指令。一旦GR47設(shè)置完成,儀表就可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸了。
4 結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)采用嵌入式控制技術(shù),集電子、通訊、感探測(cè)、計(jì)算機(jī)于一體的智能化、多功能的新一代智能家居終端精品。系統(tǒng)采用嵌入式的μClinux操作系統(tǒng)和ARM硬件平臺(tái),支持以太網(wǎng)通信、GPRS通信、藍(lán)牙通信和RS485通信,具有低成本、高適應(yīng)性、高穩(wěn)定性、易操作性等優(yōu)點(diǎn),適合于家庭住宅區(qū)、樓盤別墅、廠房、商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、財(cái)務(wù)室、寫(xiě)字樓等需要防止他人非法入侵、防火、防有害氣體泄露、需緊急求助的場(chǎng)所,不管您身在何處,您都可以知道家中的突發(fā)事件,便于及時(shí)采取措施。
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