隨著國力的強盛，人們對生活的品質(zhì)也有了更多的要求[1]。因此，近些年智能家居一直是嵌入式應用方面的熱門話題，各種方案層出不窮。誠然，智能家居是一個十分有前景的市場，但是目前的智能家居控制系統(tǒng)方案在設計的時候更多的借鑒了發(fā)達國家的智能家居模式，更強調(diào)完備性。甚至有些品牌在設計之初就帶有明顯的生態(tài)系統(tǒng)封閉性，針對的對象也往往是高端家庭用戶。對于最廣大的工薪階層家庭來說，安裝這樣的智能家居系統(tǒng)并不具有太大吸引力。
該文基于普及智能家居控制系統(tǒng)的出發(fā)點，提出了一種基于嵌入式智能終端、以自學習紅外遙控為基礎的基本智能家居控制系統(tǒng)方案。
1 系統(tǒng)的硬件設計
本系統(tǒng)以SAMSUNG公司的32位嵌入式微處理器S3C2440為核心，外部擴展Flash存儲器、液晶觸摸顯示屏、紅外線收發(fā)模塊、小鍵盤、網(wǎng)絡接口模塊和USB接口 [2]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)的核心功能是紅外遙控，可通過紅外接收模塊解析、保存獲取來自現(xiàn)有家電遙控器的信號作為信號源，通過人機界面進行歸類和管理，實現(xiàn)了對現(xiàn)有家電多種遙控器的合并[3]。
為了系統(tǒng)的擴展應用范圍，對家電的紅外遙控還包括由STC51單片機擴展紅外收發(fā)模塊所構(gòu)成的終端控制器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該控制器可在學習模式下存儲外部紅外信號，作為自身的紅外控制編碼。每個終端控制器都設置了唯一的ID編號，在接收到主控系統(tǒng)的狀態(tài)查詢信號時，可以向主機發(fā)送自身的開關(guān)狀態(tài)，以供查詢。
本系統(tǒng)紅外控制模塊選用的是TFDU4100-TR3，該模塊具有獨立的信號處理芯片，能很好的簡化系統(tǒng)的代碼量，提高運行效率。由于紅外信號相對較弱，僅能滿足同一房間內(nèi)家用電器的遙控，本系統(tǒng)采用紅外轉(zhuǎn)發(fā)器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對一套住宅內(nèi)不同房間中電器的控制。這樣既可以把中控系統(tǒng)的所有紅外信號轉(zhuǎn)發(fā)到其它房間，又可以精簡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和成本。紅外信號轉(zhuǎn)發(fā)器的電源控制接入中控系統(tǒng)，從而可以解決不同房間內(nèi)電器型號相同時遙控信號串擾的問題。
遠程控制也是本系統(tǒng)重要的功能之一，通過在Internet上建立的WEB服務器為本系統(tǒng)搭建了一個云端平臺，用于存儲、同步各個終端的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。該服務器可以為用戶提供實時提供狀態(tài)同步和查詢，無論是通過手機客戶端還是PC端，都可以實現(xiàn)對家庭電器的工作狀態(tài)的查詢和控制。由于采用集中的云端服務平臺，解決了家庭中控系統(tǒng)的WEB服務建立和遠程接入的問題，讓系統(tǒng)的服務更加安全、穩(wěn)定、高效。
2 中控系統(tǒng)的功能設計和實現(xiàn)
因為WindowsCE提供了較完備的硬件驅(qū)動，開發(fā)方案也比較成熟，本系統(tǒng)選擇WindowsCE.net 5.0作為操作系統(tǒng)。
在Platform Builder 5.0中編譯內(nèi)核前要安裝無線網(wǎng)卡驅(qū)動程序、設置語言為中文�。ㄖ袊�，加入網(wǎng)絡模塊、對USB鼠標鍵盤的支持（USB Human Input Device（HID） Class）、對優(yōu)盤的支持（USB Storage Class Driver）編譯即可生成定制的WindowsCE內(nèi)核。把內(nèi)核下載到中控系統(tǒng)就建立了軟件運行的操作系統(tǒng)平臺。
中控軟件在Visual Studio2005下進行開發(fā)，調(diào)試通過后，將系統(tǒng)生成的文件寫入中控系統(tǒng)，即可調(diào)用運行。
綜合考慮服務器端數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兼容性，該軟件目前采用SQLITE作為數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的上傳更新暫時采用了人工操作的方式，和固定的自動同步周期。
在主控系統(tǒng)中要實現(xiàn)的人機交互軟件功能主要包括：新建和管理房間、電器、遙控器，云同步等，如圖3所示。
3 服務器系統(tǒng)的搭建
由于加入了Internet遠程控制功能，而登錄的終端可能是手機、平板電腦、PC等多種平臺。本系統(tǒng)的遠程控制是以WEB頁的方式實現(xiàn)，這樣就避免了開發(fā)諸多版本的獨立軟件。
結(jié)合本系統(tǒng)的嵌入式終端接入特點，本系統(tǒng)的服務器系統(tǒng)選擇了JSP+SQLITE的結(jié)構(gòu)。JSP（是由Sun Microsystems公司倡導、許
多公司參與一起建立的一種動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)標準。JSP技術(shù)很容易整合到多種應用體系結(jié)構(gòu)，幾乎所有平臺都支持Java，JSP+JavaBeans幾乎可以在所有平臺下通行無阻。有諸多開源軟件和比較成熟的技術(shù)資料，并且能擴展到支持企業(yè)級的分布式應用中[4]。開發(fā)所用軟件為ApacheTomcatV6.0、eclipse3.2.0和SQLITE的JDBC支持模塊。 南康家具 中國閥門網(wǎng) 南康家具網(wǎng)
4 系統(tǒng)其它功能的討論
由于對于電源開關(guān)和馬達的控制具有很靈活和廣泛的應用場景，不僅可以接在燃氣開關(guān)、水閥開關(guān)上，還可以用于按下按鈕，從而能在不侵入電器系統(tǒng)的情況下，實現(xiàn)對現(xiàn)有電器的遠距離遙控。
根據(jù)需要，本系統(tǒng)可增加WIFI模塊和GPRS模塊，從而能夠更方便的家庭網(wǎng)絡接入與控制。在網(wǎng)絡帶寬足夠的條件下，也可以添加視頻監(jiān)控的功能。因而系統(tǒng)具有比較優(yōu)異的適應性和可擴充性。
5 結(jié)束語
該文提出并實現(xiàn)了一種基于嵌入式操作系統(tǒng)和紅外遙控技術(shù)的智能家居系統(tǒng)方案。雖然不是非常完備的標準全功能型智能家居系統(tǒng)，但是更適合當前百姓的需求，具有明顯的成本優(yōu)勢。其免布線的特點，尤其適用于已經(jīng)裝修完畢的家庭。不失為一種優(yōu)秀的、可快速商用的普及型智能家居控制系統(tǒng)方案。
該文基于普及智能家居控制系統(tǒng)的出發(fā)點，提出了一種基于嵌入式智能終端、以自學習紅外遙控為基礎的基本智能家居控制系統(tǒng)方案。
1 系統(tǒng)的硬件設計
本系統(tǒng)以SAMSUNG公司的32位嵌入式微處理器S3C2440為核心，外部擴展Flash存儲器、液晶觸摸顯示屏、紅外線收發(fā)模塊、小鍵盤、網(wǎng)絡接口模塊和USB接口 [2]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)的核心功能是紅外遙控，可通過紅外接收模塊解析、保存獲取來自現(xiàn)有家電遙控器的信號作為信號源，通過人機界面進行歸類和管理，實現(xiàn)了對現(xiàn)有家電多種遙控器的合并[3]。
為了系統(tǒng)的擴展應用范圍，對家電的紅外遙控還包括由STC51單片機擴展紅外收發(fā)模塊所構(gòu)成的終端控制器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該控制器可在學習模式下存儲外部紅外信號，作為自身的紅外控制編碼。每個終端控制器都設置了唯一的ID編號，在接收到主控系統(tǒng)的狀態(tài)查詢信號時，可以向主機發(fā)送自身的開關(guān)狀態(tài)，以供查詢。
本系統(tǒng)紅外控制模塊選用的是TFDU4100-TR3，該模塊具有獨立的信號處理芯片，能很好的簡化系統(tǒng)的代碼量，提高運行效率。由于紅外信號相對較弱，僅能滿足同一房間內(nèi)家用電器的遙控，本系統(tǒng)采用紅外轉(zhuǎn)發(fā)器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對一套住宅內(nèi)不同房間中電器的控制。這樣既可以把中控系統(tǒng)的所有紅外信號轉(zhuǎn)發(fā)到其它房間，又可以精簡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和成本。紅外信號轉(zhuǎn)發(fā)器的電源控制接入中控系統(tǒng)，從而可以解決不同房間內(nèi)電器型號相同時遙控信號串擾的問題。
遠程控制也是本系統(tǒng)重要的功能之一，通過在Internet上建立的WEB服務器為本系統(tǒng)搭建了一個云端平臺，用于存儲、同步各個終端的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。該服務器可以為用戶提供實時提供狀態(tài)同步和查詢，無論是通過手機客戶端還是PC端，都可以實現(xiàn)對家庭電器的工作狀態(tài)的查詢和控制。由于采用集中的云端服務平臺，解決了家庭中控系統(tǒng)的WEB服務建立和遠程接入的問題，讓系統(tǒng)的服務更加安全、穩(wěn)定、高效。
2 中控系統(tǒng)的功能設計和實現(xiàn)
因為WindowsCE提供了較完備的硬件驅(qū)動，開發(fā)方案也比較成熟，本系統(tǒng)選擇WindowsCE.net 5.0作為操作系統(tǒng)。
在Platform Builder 5.0中編譯內(nèi)核前要安裝無線網(wǎng)卡驅(qū)動程序、設置語言為中文�。ㄖ袊�，加入網(wǎng)絡模塊、對USB鼠標鍵盤的支持（USB Human Input Device（HID） Class）、對優(yōu)盤的支持（USB Storage Class Driver）編譯即可生成定制的WindowsCE內(nèi)核。把內(nèi)核下載到中控系統(tǒng)就建立了軟件運行的操作系統(tǒng)平臺。
中控軟件在Visual Studio2005下進行開發(fā)，調(diào)試通過后，將系統(tǒng)生成的文件寫入中控系統(tǒng)，即可調(diào)用運行。
綜合考慮服務器端數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兼容性，該軟件目前采用SQLITE作為數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的上傳更新暫時采用了人工操作的方式，和固定的自動同步周期。
在主控系統(tǒng)中要實現(xiàn)的人機交互軟件功能主要包括：新建和管理房間、電器、遙控器，云同步等，如圖3所示。
3 服務器系統(tǒng)的搭建
由于加入了Internet遠程控制功能，而登錄的終端可能是手機、平板電腦、PC等多種平臺。本系統(tǒng)的遠程控制是以WEB頁的方式實現(xiàn)，這樣就避免了開發(fā)諸多版本的獨立軟件。
結(jié)合本系統(tǒng)的嵌入式終端接入特點，本系統(tǒng)的服務器系統(tǒng)選擇了JSP+SQLITE的結(jié)構(gòu)。JSP（是由Sun Microsystems公司倡導、許
多公司參與一起建立的一種動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)標準。JSP技術(shù)很容易整合到多種應用體系結(jié)構(gòu)，幾乎所有平臺都支持Java，JSP+JavaBeans幾乎可以在所有平臺下通行無阻。有諸多開源軟件和比較成熟的技術(shù)資料，并且能擴展到支持企業(yè)級的分布式應用中[4]。開發(fā)所用軟件為ApacheTomcatV6.0、eclipse3.2.0和SQLITE的JDBC支持模塊。 南康家具 中國閥門網(wǎng) 南康家具網(wǎng)
4 系統(tǒng)其它功能的討論
由于對于電源開關(guān)和馬達的控制具有很靈活和廣泛的應用場景，不僅可以接在燃氣開關(guān)、水閥開關(guān)上，還可以用于按下按鈕，從而能在不侵入電器系統(tǒng)的情況下，實現(xiàn)對現(xiàn)有電器的遠距離遙控。
根據(jù)需要，本系統(tǒng)可增加WIFI模塊和GPRS模塊，從而能夠更方便的家庭網(wǎng)絡接入與控制。在網(wǎng)絡帶寬足夠的條件下，也可以添加視頻監(jiān)控的功能。因而系統(tǒng)具有比較優(yōu)異的適應性和可擴充性。
5 結(jié)束語
該文提出并實現(xiàn)了一種基于嵌入式操作系統(tǒng)和紅外遙控技術(shù)的智能家居系統(tǒng)方案。雖然不是非常完備的標準全功能型智能家居系統(tǒng)，但是更適合當前百姓的需求，具有明顯的成本優(yōu)勢。其免布線的特點，尤其適用于已經(jīng)裝修完畢的家庭。不失為一種優(yōu)秀的、可快速商用的普及型智能家居控制系統(tǒng)方案。
