智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）（2009 屆本科畢業(yè)生）題目： 智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名： xxxxx 學(xué)生學(xué)號： xxxxxxxx 學(xué)院名稱： 科信軟件學(xué)院 專業(yè)名稱： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： xxxxxxxxxxx 二零一三 年 五 月【摘要】隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，智能家居監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)漸漸走入人們的視線。實(shí)現(xiàn)智能化離不開運(yùn)算和控制單元，本系統(tǒng)采用MCU(S5PV210)作為主控器件，智能家居應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由ARM板擴(kuò)展的存儲器、輸入/輸出設(shè)備以及各種實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由ARM板應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程

2、序和管理程序組成。在智能家居應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率，當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，就可以組成高性能的智能家居應(yīng)用系統(tǒng)。本課題完成了智能家居應(yīng)用系統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試，根據(jù)開發(fā)的實(shí)際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行?！娟P(guān)鍵詞】嵌入式，智能，監(jiān)控Design and Implementation of intelligent home monitoring system【Abstract】With the development of embedded technology, the intell

3、igent home monitoring system has been gradually came into the sight of people.Intelligent computing and control unit can not be separated, the system uses the MCU (S5pv210) as the master device, intelligent home application system consists of hardware and software. Extended by a ARM hardware memory,

4、 input / output devices and a variety of requirements to achieve intelligent home system control interface circuit and the external circuit chips or components; software by the microcomputer application system to achieve its specific control of various work processes and management procedures compos

5、ition. In the MCU application development process, should continue to adjust the software and hardware, and coordinated software and hardware designed to improve efficiency, when the system closely with hardware and software, and coordinated, can form high-performance microcontroller applications. T

6、he subject completed the Application System the development process of system design, hardware design, software design and system debugging, according to the actual needs of the development, coordination, cross, organic conduct.【Keywords】Embedded, Intelligent, Monitoring目 錄第一章緒 論11.1 系統(tǒng)的背景和研究意義11.2

7、智能家居系統(tǒng)概述11.3 系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析21.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù)2第二章軟件的功能和性能描述32.1 軟件的功能需求32.2 軟件的性能需求4第三章軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53.1 硬件結(jié)構(gòu)概述53.2 軟件功能劃分73.3 軟件運(yùn)行環(huán)境和開發(fā)平臺8第四章軟件子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)94.1 PC軟件設(shè)計(jì)94.2 嵌入式軟件（Main）設(shè)計(jì)94.3 智能服務(wù)器終端設(shè)計(jì)10第五章接口設(shè)計(jì)105.1 接口描述11第六章 系統(tǒng)主要流程描述126.1 初始化流程126.2 業(yè)務(wù)流程136.3 系統(tǒng)子模塊流程描述14第七章軟件子系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)167.1 軟件子系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)概述167.2 公共數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、變量、宏定義167

8、.3 Main子系統(tǒng)與智能客戶端子系統(tǒng)的接口177.4 Main接口函數(shù)257.5 智能客戶端接口函數(shù)36第八章 結(jié) 論41后 記42參考文獻(xiàn)43附錄：44第一章 緒 論1.1 系統(tǒng)的背景和研究意義安全是一個社會和企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)， 尤其是在現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化， 手段更隱蔽， 加強(qiáng)現(xiàn)代化的安防技術(shù)就顯得更為重要。 安全防范技術(shù)就是在這個意義上發(fā)展起來的， 它是電子技術(shù)、 傳感器技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)等高科技技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它在預(yù)防和打擊犯罪，維護(hù)社會治安，預(yù)防災(zāi)害事故，減少國家、 集體財(cái)產(chǎn)和人民生命等方面起到了一般防范手段難以或者不可能起到的作用。 安

9、全防范技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品是預(yù)防和打擊犯罪以及預(yù)防災(zāi)害事故發(fā)生的銳利武器， 是社會治安綜合治理的重要內(nèi)容，它將使我們逐步告別一把鎖頭保平安的時代。利用安全防范技術(shù)進(jìn)行安全防范首先對犯罪分子有種威懾作用，使其不敢輕易作案。如安防系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)犯罪分子的作案時間和地點(diǎn)， 使其不敢輕易動手， 所以對預(yù)防犯罪相當(dāng)有效。 其次， 一旦出現(xiàn)了入侵、 盜劫等犯罪活動， 安全技術(shù)防范系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)， 及時報(bào)警， 電視監(jiān)控系統(tǒng)能自動記錄下犯罪現(xiàn)場及犯罪分子的犯罪過程， 以便及時破案， 節(jié)省了大量的人力、 物力。 重要單位， 要害部門安裝了多功能、 多層次的安防監(jiān)控系統(tǒng)后， 大大減少了巡邏值班人員的工作強(qiáng)度，提高效率，

10、減少開支。攝像頭監(jiān)視系統(tǒng)是安全技術(shù)防范體系中的一個重要組成部分，是一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。隨著科技的飛速發(fā)展，CCD攝像機(jī)技術(shù)日趨成熟和商品化，在監(jiān)視系統(tǒng)中，可以把被監(jiān)視場所的圖像內(nèi)容傳送到用戶終端設(shè)備，使被監(jiān)控場所的情況一目了然。同時， 監(jiān)視終端還可以與防盜報(bào)警等其它安全技術(shù)防范體系聯(lián)動運(yùn)行， 使防范能力更加強(qiáng)大。監(jiān)視終端的另一特點(diǎn)是它可以把被監(jiān)視場所的圖像及聲音全部或部分地記錄下來， 這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據(jù)。微電子計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天， 應(yīng)用于監(jiān)視電視系統(tǒng)中的技術(shù)越來越多， 各種設(shè)備日趨先進(jìn)和完善。對于設(shè)計(jì)者來說最重要的一點(diǎn)是如何將先進(jìn)的技術(shù)和

11、設(shè)備有機(jī)地加以結(jié)合，根據(jù)用戶的實(shí)際情況使系統(tǒng)切實(shí)地發(fā)揮出安全防范的威力。1.2 智能家居系統(tǒng)概述隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個安全、方便、舒適的居家環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國，它是以家為平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)的。智能家居控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺，現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺，構(gòu)成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安

12、全防范等功能的控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。1.3 系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析在智能家居監(jiān)控系統(tǒng)未廣泛使用之前，監(jiān)測室內(nèi)溫度還需要依靠溫度計(jì)；還沒有用于監(jiān)控室內(nèi)煙霧濃度的裝置；還沒有用于監(jiān)控是否有外人闖入的裝置；還沒有報(bào)警系統(tǒng)。隨著近些年信息技術(shù)

13、和硬件技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，家居也先從傳統(tǒng)的毫無安全可言的普通家居發(fā)展到有一定安全性的智能家居，再發(fā)展到今天的數(shù)字化、信息化的智能家居，這些變化使得智能家居越來越現(xiàn)代化、人性化，人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全也得到了很好的保障。隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，人們可以利用手機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)和自家的監(jiān)控系統(tǒng)建立連接，實(shí)時動態(tài)的監(jiān)控家里環(huán)境變化。1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù)本文利用凌陽ARM9嵌入式開發(fā)板，S5PV210 CPU核心板和裝有Linux系統(tǒng)或裝有Linux虛擬機(jī)的PC機(jī)一臺。本設(shè)計(jì)包括：硬件驅(qū)動程序接口的封裝、監(jiān)控軟件的編寫、設(shè)備操作與維護(hù)軟件三大部分。1. 硬件部分：智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由

14、八大部分構(gòu)成，即LED燈、蜂鳴器、按鍵、以太網(wǎng)模塊（dm9000）、ds18b20溫濕度傳感器、煙霧傳感器（ADC）、s5pv210 CPU板模塊與接口和電源部分。用戶可以通過GPRS模組上的RS232接口和PC機(jī)直接相連接使用，通過SHT11溫濕度傳感器檢測溫度變化，電源部分則為各個部分提供工作電源。2. 軟件部分：軟件設(shè)計(jì)部分主要由三大部分構(gòu)成：即底層驅(qū)動程序接口函數(shù)、監(jiān)控軟件、上層操作與維護(hù)軟件。第二章 軟件的功能和性能描述2.1 軟件的功能需求2.1.1 監(jiān)控功能1. 監(jiān)控室內(nèi)溫度通過溫度傳感器（ds18b20）定時對室內(nèi)溫度進(jìn)行采樣，如果室內(nèi)溫度超過設(shè)定的溫度閥值，系統(tǒng)自動對室內(nèi)溫度

15、異常進(jìn)行處理（蜂鳴器報(bào)警、led燈閃爍）。2. 監(jiān)控紅外傳感器 通過按鍵來模擬紅外傳感器，以阻塞或者異步通知方式進(jìn)行對紅外傳感器進(jìn)行監(jiān)控， 如果紅外傳感器探測有非法份子闖入，系統(tǒng)自動對異常進(jìn)行處理（蜂鳴器報(bào)警、led燈閃爍）。 3. 監(jiān)控室內(nèi)煙霧濃度 通過測電壓值來模擬煙霧傳感器，定時對室內(nèi)煙霧濃度進(jìn)行采樣，如果室內(nèi)煙霧濃度超過設(shè)定的煙霧濃度閥值，系統(tǒng)會自動對室內(nèi)異常進(jìn)行處理（蜂鳴器報(bào)警、led燈閃爍）。2.1.2 智能服務(wù)器1. 獲取室內(nèi)參數(shù)通過獲取各個芯片的參數(shù)，來動態(tài)顯示室內(nèi)相關(guān)信息，比如當(dāng)前室內(nèi)溫度，濕度，煙霧濃度，場景狀態(tài)等。2. 配置管理通過智能服務(wù)器終端界面進(jìn)行參數(shù)配置。2.1.

16、3 智能客戶端1. 故障報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的各種故障可以上報(bào)至操作維護(hù)終端， 軟件支持告警過濾、 告警復(fù)位等功能，重要告警，存儲到FLASH ，以備查閱。2. 性能管理系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)工作參數(shù)上報(bào)至操作維護(hù)終端。3. 配置管理系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)支持設(shè)置和查詢。3. 軟件版本管理系統(tǒng)支持軟件版本的查詢和軟件的在線升級。4. 系統(tǒng)自檢系統(tǒng)支持自檢，故障定位到模塊級。2.2 軟件的性能需求1支持3G網(wǎng)絡(luò) 支持3G網(wǎng)絡(luò)之后，能通過3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，使得通信變得更加快捷和方便。2支持視頻傳輸支持視頻輸出之后，能用攝像頭，通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸視頻信號，使得通信變成可視化。第三章 軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 硬件結(jié)構(gòu)概述3.1.

17、1 系統(tǒng)硬件框圖智能家居系統(tǒng)由TPAD ，3GModem，ZIGBEE，PC三個單元組成，硬件框架如圖3-1，各個單元，除了3GModem都有相應(yīng)的軟件在運(yùn)行。各個單元電源目前板卡是單獨(dú)供電，沒有使用PMIC進(jìn)行有效管理。TPAD是整個家居系統(tǒng)的控制中心和處理單元，主要對溫度，煙霧，紅外進(jìn)行采集和分析，并且能通過CMOS或者CCD攝像頭進(jìn)行視頻采集，并且能夠與ZIGBEE，3GModem進(jìn)行通信。3GModem主要能夠進(jìn)行語音通話，網(wǎng)絡(luò)傳輸；ZIGBEE無線通信模塊進(jìn)行控制命令的處理。圖3-1 智能家居系統(tǒng)硬件框架示意圖3.1.2 硬件接口描述1操作維護(hù)平面操作維護(hù)平面包括系統(tǒng)信息的監(jiān)控， 設(shè)

18、備的控制， 軟件升級等由上位機(jī)發(fā)起的配置和控制，其硬件接口如圖3-2所示。系統(tǒng)上電后，TPAD進(jìn)行硬件初始化工作，讀取相應(yīng)的信息并在LCD上顯示，由上位機(jī)發(fā)起的配置，控制命令都有TPAD統(tǒng)一進(jìn)行解析和處理，再由TPAD對3GModem，ZIGBEE進(jìn)行配置。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) （ 主要指系統(tǒng)存活狀態(tài)信息， 版本信息， 告警信息， 溫度信息等） 監(jiān)測信令的流程為：上位機(jī)周期性查詢TPAD系統(tǒng)信息，如果溫度超過設(shè)定值，可以將告警存 入FLASH，并將告警信息上報(bào)給上位機(jī)軟件。圖3-2 操作維護(hù)平面硬件接口示意圖圖3-2中，各個維護(hù)接口說明如下：-M1：操作維護(hù)配置參數(shù)，自檢結(jié)果上報(bào)，告警信息，處理器狀態(tài)

19、，版本查詢，以太網(wǎng)接口；-M2：操作維護(hù)參數(shù)配置，按鍵鍵盤；-M3：操作維護(hù)獲取紅外狀態(tài)，信號線；-M4：操作維護(hù)獲取溫度值，信號線；-M5：操作維護(hù)配置或者獲取3GModem信息，RS232接口；-M6：操作維護(hù)配置或者獲取ZIGBEE信息，RS232接口；2控制平面系統(tǒng)上電后， 啟動監(jiān)控軟件， 監(jiān)測溫度傳感器， 煙霧傳感器， 紅外傳感器的信息， 針對不同的情況，作相應(yīng)的處理。同時， 監(jiān)聽和處理上位機(jī)和智能服務(wù)器終端的請求， 并作相應(yīng)的處理， 其硬件接口如圖3-3所示。圖3-3 控制平面硬件接口示意圖圖3-3，各個控制接口實(shí)現(xiàn)說明如下：-S1：系統(tǒng)監(jiān)聽和處理上位機(jī)的處理請求，以太網(wǎng)接口；-S

20、2：系統(tǒng)監(jiān)聽和處理智能服務(wù)器終端的配置請求和查詢信息，LCD ；-S3：系統(tǒng)接受和處理鍵盤輸入信息，按鍵鍵盤；-S4：系統(tǒng)阻塞或者異步通知方式監(jiān)測紅外傳感器狀態(tài)，信號線；-S5：系統(tǒng)定時監(jiān)測溫度傳感器信息，信號線；-S6：系統(tǒng)與3GModem進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，RS232接口；-S7：系統(tǒng)與ZIGBEE進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，RS232接口。3.2 軟件功能劃分3.2.1 軟件層次架構(gòu)智能家居系統(tǒng)上的軟件包括PC軟件和嵌入式軟件，其中PC軟件的實(shí)現(xiàn)基于PC機(jī)，嵌入式軟件的實(shí)現(xiàn)基于ZIGBEE芯片（TIZC3530 ） ，ARM（三星S5PV210） 。PC機(jī)軟件基于Ubuntu操作系統(tǒng)，ARM上運(yùn)行的軟件基于

21、操作系統(tǒng)，從開發(fā)的層次上分為驅(qū)動平臺和應(yīng)用軟件，如圖3-4所示。圖3-4 系統(tǒng)軟件模型3.2.2 軟件子系統(tǒng)劃分按照不同層次軟件所實(shí)現(xiàn)的特定功能對軟件進(jìn)行模塊劃分，軟件子系統(tǒng)劃分如下：1. PC應(yīng)用軟件（智能客戶端）該軟件面向研發(fā)和測試人員，進(jìn)行對系統(tǒng)的維護(hù)和相關(guān)操作。2. 嵌入式應(yīng)用軟件1) Main：監(jiān)控溫度，煙霧，紅外傳感器，并作相應(yīng)的處理異常功能，同時監(jiān)聽和處理PC軟件發(fā)送的請求2) 智能服務(wù)器終端：顯示和配置系統(tǒng)信息；3) ZIGBEE ：處理Main下發(fā)的信令。3.3 軟件運(yùn)行環(huán)境和開發(fā)平臺3.3.1 嵌入式軟件S5PV210搭載嵌入式linux操作系統(tǒng)，調(diào)試軟件環(huán)境Ubuntu，

22、編譯器使用arm-linux-gcc(4.4.6),Eclipse3.7 。3.3.2 智能客戶端操作系統(tǒng)：Ubuntu開發(fā)環(huán)境：QT4輔助軟件：qtcreator,qtdesigner網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：UDP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：以太網(wǎng)第四章 軟件子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)4.1 PC軟件設(shè)計(jì)4.1.1 概述PC軟件主要通過以太網(wǎng)跟TPAD進(jìn)行連接，并對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作和維護(hù)，下面主要介紹智能客戶端功能設(shè)計(jì)。4.1.2智能客戶端軟件功能設(shè)計(jì)1. 控制1) 本機(jī)編號：序號1/2/3/42) TPAD實(shí)時時鐘的配置：yyyy-mm-ddhh:mm:ss3) 自檢4) 校準(zhǔn)5) 系統(tǒng)重新復(fù)位6) 配置ZIGBEE7) 發(fā)送3G

23、Modem短信息8) 開關(guān)報(bào)警器9) 配置LED燈工作狀態(tài)10) 配置設(shè)備信息2. 顯示1) 本機(jī)編號，TPADcpu利用率，內(nèi)存使用率，剩余磁盤空間2) 顯示室內(nèi)溫度，采樣電壓和軟件版本3. 監(jiān)控重要告警的記錄和顯示4嵌入式軟件的上傳和下載4.2 嵌入式軟件（Main）設(shè)計(jì)4.2.1 Main軟件功能設(shè)計(jì)1. 功能1) 監(jiān)控室內(nèi)溫度， 監(jiān)測是否超過預(yù)先設(shè)定值， 如果超過， 表示發(fā)生異常， 進(jìn)一步處理。2) 監(jiān)控室內(nèi)煙霧， 監(jiān)測是否超過預(yù)先設(shè)定值， 如果超過， 表示發(fā)生異常， 進(jìn)一步處理。3) 監(jiān)控紅外傳感器，監(jiān)測是否有非法分子闖入。2. 流程系統(tǒng)上電以后，啟動Main軟件，分別啟動相應(yīng)的處理

24、功能。3. 接口與智能客戶端之間：接受智能客戶端發(fā)送的請求，作出相應(yīng)的處理，將處理結(jié)構(gòu)反饋給智能客戶端，通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信。4.3 智能服務(wù)器終端設(shè)計(jì)4.3.1 智能服務(wù)器終端軟件功能設(shè)計(jì)1. 功能 動態(tài)顯示系統(tǒng)狀態(tài)和信息，以方便用戶查看。2. 流程 界面初始化，并獲取系統(tǒng)信息顯示。3. 接口 依據(jù)軟件接口，獲取系統(tǒng)信息。第五章 接口設(shè)計(jì)5.1 接口描述智能家居項(xiàng)目軟件子系統(tǒng)分為不同處理器和同一處理兩種情況，不同處理器之間軟件接口通過硬件接口實(shí)現(xiàn)；同一處理器的接口通過內(nèi)部消息或者共享全局變量來實(shí)現(xiàn)。各個接口的綜合描述如圖5-1所示。圖5-1 軟件接口列表源子系統(tǒng)只能客戶端可以通過以太網(wǎng)與目標(biāo)子

25、系統(tǒng)Main進(jìn)行通信，智能客戶端可以配置系統(tǒng)設(shè)備信息，查詢系統(tǒng)信息。源子系統(tǒng)Main可以通過以太網(wǎng)與目標(biāo)子系統(tǒng)智能客戶端進(jìn)行通信，智能客戶端可以反饋系統(tǒng)信息給Main。源子系統(tǒng)智能服務(wù)器終端可以通過操作系統(tǒng)內(nèi)部消息進(jìn)行通信，智能服務(wù)器終端可以查詢系統(tǒng)設(shè)備信息，或者視頻數(shù)據(jù)，配置系統(tǒng)。目標(biāo)子系統(tǒng)智能服務(wù)器終端可以通過操作系統(tǒng)內(nèi)部消息進(jìn)行通信，智能服務(wù)器終端可以反饋消息。第六章 系統(tǒng)主要流程描述6.1 初始化流程系統(tǒng)初始化主要完成軟件加載和初始化工作，初始化流程如圖6-1所示，具體描述如下：（1）系統(tǒng)上電；（2）啟動bootloader, 實(shí)現(xiàn)硬件初始化， 加載logo ， 初始化組合按鍵， 通過

26、啟動參數(shù)加載內(nèi)核到內(nèi)存，啟動內(nèi)核，并給內(nèi)核傳遞參數(shù)；（3）啟動內(nèi)核，主要完成驅(qū)動初始化工作，掛接根文件系統(tǒng)；（4）掛接根文件系統(tǒng)， 進(jìn)行相關(guān)初始化配置工作， 創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)， 掛接文件系統(tǒng)（sysfs,tmpfs,ramfs等） ，配置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；（5）掛接用戶分區(qū)，進(jìn)行智能服務(wù)器終端和Main初始化工作，打開設(shè)備，創(chuàng)建相應(yīng)的監(jiān)控任務(wù)，等待數(shù)據(jù)交互，初始化完成。圖6-1 系統(tǒng)初始化流程6.2 業(yè)務(wù)流程智能家居系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程包括PC軟件智能客戶端跟Main的業(yè)務(wù)交互， 同時Main本身也有監(jiān)控溫度和監(jiān)控紅外的功能，系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖如圖6-2所示，具體業(yè)務(wù)說明如下：圖6-2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程示意圖智能客戶端與

27、Main ：1. 客戶端通過以太網(wǎng)接口向Main發(fā)送查詢系統(tǒng)信息請求， 系統(tǒng)信息包括， 系統(tǒng)是否正常工作，當(dāng)前CPU利用率，內(nèi)存利用率，剩余磁盤空間大小，當(dāng)前室內(nèi)溫度，軟件和硬件版本號，Main最后上報(bào)信息給客戶端；2. 客戶端通過以太網(wǎng)接口向Main發(fā)送配置設(shè)備請求， 配置項(xiàng)包括配置硬件寄存器，EEPROM，溫度閥值，手機(jī)號碼，3GModem短消息信息，ZIGBEE控制命令，Main最后上報(bào)配置結(jié)果；3. 客戶端通過以太網(wǎng)接口向Main發(fā)送軟件在線升級請求，最后上報(bào)升級結(jié)果；4. 客戶端通過以太網(wǎng)接口向Main發(fā)送設(shè)備自檢請求，最后上報(bào)自檢結(jié)果；5. 客戶端通過以太網(wǎng)接口向Main發(fā)送時鐘校

28、準(zhǔn)請求，最后上報(bào)校準(zhǔn)結(jié)果。智能服務(wù)器終端設(shè)計(jì)： 顯示室內(nèi)溫度，濕度，紅外狀態(tài)；Main內(nèi)部處理：1. 啟動監(jiān)控溫度線程，定時采集室內(nèi)溫度，并做相應(yīng)的處理流程；2. 啟動監(jiān)控紅外線成， 阻塞或者異步通知方式采集紅外狀態(tài)， 并做相應(yīng)的處理流程；6.3 系統(tǒng)子模塊流程描述6.3.1 Main子系統(tǒng)流程描述系統(tǒng)上電以后，執(zhí)行Main軟件，執(zhí)行流程如圖6-3所示，具體文字說明如下：圖6-3 Main子系統(tǒng)流程描述（1）初始化log：為了便于調(diào)試軟件，添加log日志跟蹤機(jī)制，要求將內(nèi)核啟動信息和應(yīng)用程序信息都可以進(jìn)行查看；（2）初始化設(shè)備： 打開使用到的設(shè)備， 如串口， 報(bào)警器， LED ， EEPROO

29、M， LCD等設(shè)備；（3）創(chuàng)建三個任務(wù)，分別用于監(jiān)控溫度，監(jiān)控紅外，并出去請求；（4）創(chuàng)建Socket，用于監(jiān)聽 客戶端請求，并出去相應(yīng)的請求；6.3.2 智能客戶端子系統(tǒng)流程描述在PC機(jī)上啟動智能客戶端軟件，其執(zhí)行流程如圖6-4所示，具體文字描述如下：圖6-4 智能客戶端子系統(tǒng)流程描述（1）打開智能客戶端軟件；（2）啟動智能客戶端軟件登錄界面；（3）啟動主界面，初始化界面信息；（4）創(chuàng)建socket ；（5）等待用戶發(fā)起請求， 智能客戶端根據(jù)請求， 構(gòu)造相應(yīng)的消息， 通過以太網(wǎng)將消息發(fā)送給Main 。第七章 軟件子系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)7.1 軟件子系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)概述此節(jié)主要討論智能家居系統(tǒng)各個軟件子

30、系統(tǒng)以及PC軟件之間的接口定義和規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)描述，主要包括Main ，智能客戶端，智能服務(wù)器終端。7.2 公共數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、變量、宏定義7.2.1 應(yīng)用接口消息宏定義1. 智能客戶端子系統(tǒng)消息宏定義消息號：1100/*智能客戶端 ->Main1100*/#defineO_MCMMAIN_MACHINE_INFO_QUERY_REQ1/*查看系統(tǒng)信息*/#defineO_MCMMAIN_SET_REGISTER_DATA_REQ2/*設(shè)置寄存器*/#defineO_MCMMAIN_GET_REGISTER_DATA_REQ3/*獲取寄存器*/#defineO_MCMMAIN_SET_EEPRO

31、M_DATA_REQ4/*設(shè)置作EEPROM*/#defineO_MCMMAIN_GET_EEPROM_DATA_REQ5/*獲取EEPROM*/#defineO_MCMMAIN_SOFTWARE_UPDATE_REQ6/*軟件在線升級*/#defineO_MCMMAIN_MODEM_REQ7/*操作3GModem*/#defineO_MCMMAIN_ZIGBEE_REQ8/*操作ZIGBEE*/#defineO_MCMMAIN_BEEP_REQ9/*操作蜂鳴器*/#defineO_MCMMAIN_LED_REQ10/*操作LED*/#defineO_MCMMAIN_HARDWARE_SELF

32、TEST_REQ11/*硬件自檢*/#defineO_MCMMAIN_TOD_ADJUST_REQ12/*時間校準(zhǔn)*/#defineO_MCMMAIN_VERSION_QUERY_REQ13/*查看版本信息*/2. Main子系統(tǒng)消息宏定義消息號：101200/*Main->MCM101150*/#defineO_MAINMCM_MACHINE_INFO_QUERY_RSP101/*查看系統(tǒng)信息*/#defineO_MAINMCM_SET_REGISTER_DATA_RSP102/*設(shè)置寄存器*/#defineO_MAINMCM_GET_REGISTER_DATA_RSP103/*獲取寄

33、存器*/#defineO_MAINMCM_SET_EEPROM_DATA_RSP104/* 設(shè)置作EEPROM*/#defineO_MAINMCM_GET_EEPROM_DATA_RSP105/*獲取EEPROM*/#defineO_MAINMCM_SOFTWARE_UPDATE_RSP106/*軟件在線升級*/#defineO_MAINMCM_MODEM_RSP107/*操作3GModem*/#defineO_MAINMCM_ZIGBEE_RSP108/*操作ZIGBEE*/#defineO_MAINMCM_BEEP_RSP109/*操作蜂鳴器*/#defineO_MAINMCM_LED_R

34、SP110/*操作LED*/#defineO_MAINMCM_HARDWARE_SELFTEST_RSP111/*硬件自檢*/#defineO_MAINMCM_TOD_ADJUST_RSP112/*時間校準(zhǔn)*/#defineO_MAINMCM_VERSION_QUERY_RSP113/*查看版本信息*/7.2.2 應(yīng)用程序公共數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義關(guān)于消息頭，要求各個子系統(tǒng)一致，消息頭描述如圖7-1和圖7-2所示：圖7-1 STRU_MSG_HEAD結(jié)構(gòu)圖7-2 STRU_DD_TIME_INFO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)7.3 Main子系統(tǒng)與智能客戶端子系統(tǒng)的接口7.3.1 接口通訊方式智能客戶端向Main發(fā)送查詢系

35、統(tǒng)是否正常工作，當(dāng)前室內(nèi)溫度，軟件版本等消息； 當(dāng)智能客戶端發(fā)送查詢系統(tǒng)信息請求時，Main進(jìn)行對消息處理，并返回系統(tǒng)信息給智能客戶端； 當(dāng)智能客戶端發(fā)送操作硬件寄存器， EEPROM， 3GMdoem ， ZIGBEE請求時， Main進(jìn)行對消息處理， 返回操作結(jié)果給智能客戶端； 當(dāng)智能客戶端發(fā)送軟件在線升級請求時， Main根據(jù)請求進(jìn)行軟件升級并返回升級結(jié)果給智能客戶端。智能客戶端與Main通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信。7.3.2 接口消息描述智能客戶端與Main接口消息清單如下圖7-3所示：圖7-3 智能客戶端與Main接口消息描述下面詳細(xì)介紹智能客戶端和Main接口消息：1. O_MCMMAIN

36、_MACHINE_INFO_QUERY_REQ智能客戶端向Main查詢系統(tǒng)信息：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-2. O_MAINMCM_MACHINE_INFO_QUERY_RSPMain返回系統(tǒng)信息：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-f32MsgHeaderf32當(dāng)前采樣電壓-u32CpuFrequ32當(dāng)前CPU頻率-u32FreeMemu32當(dāng)前剩余內(nèi)存-u32FreeDisku32當(dāng)前剩余FLASH空間-3. O_MCMMAIN_SET_REGISTER_REQ智能客戶端向Ma

37、in發(fā)送設(shè)置寄存器內(nèi)容請求：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u32Offsetu32地址-u32RegisterDatau32數(shù)據(jù)-4. O_MAINMCM_SET_REGISTER_RSPMain向智能客戶端 返回配置結(jié)果:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8是否配置成功-u8Reserved3u8字對齊，保留-5. O_MCMMAIN_GET_REGISTER_DATA_REQ智能客戶端向Main發(fā)送獲取寄存器數(shù)據(jù)請求:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsg

38、HeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u32Offsetu32地址-6. O_MAINMCM_GET_REGISTER_DATA_RSPMain向智能客戶端返回寄存器數(shù)據(jù)：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u32RegisterDatau32數(shù)據(jù)-7. O_MCMMAIN_SET_EEPROM_DATA_REQ智能客戶端向Main發(fā)送設(shè)置EEPROM數(shù)據(jù)請求：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u16Offsetu16偏移地址-u16Reservedu16字對齊，保留-u8Ee

39、promData4u8數(shù)據(jù)-8. O_MAINMCM_SET_EEPROM_DATA_RSPMain向智能客戶端返回配置結(jié)果：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8是否配置成功-u8Reserved3u8字對齊，保留-9. O_MCMMAIN_GET_EEPROM_DATA_REQ智能客戶端向Main發(fā)送獲取EEPROM數(shù)據(jù)請求：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u16Offsetu16偏移地址-u16Reservedu16字對齊，保留-10. O_MAINMCM_

40、GET_EEPROM_DATA_RMain向智能客戶端 返回EEPROM數(shù)據(jù):名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8EepromData4u8數(shù)據(jù)-11. O_MCMMAIN_SOFTWARE_UPDATE_REQ智能客戶端向Main發(fā)送軟件在線升級請求：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8FileName20u8文件名-u32Lenu32有效長度-u8BufferBUF_SIZEu8數(shù)據(jù)-12. O_MAINMCM_SOFTWARE_UPDATE_RSPMain向智能客戶端返回軟件升

41、級結(jié)果：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8是否升級成功-u8Reserved3u8字對齊，保留-13. O_MCMMAIN_MODEM_REQ智能客戶端向Main發(fā)送短信息請求:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8PhoneNum11u8手機(jī)號-u8Paddingu8字對齊-u8MessageInfo20u8信息內(nèi)容-14. O_MAINMCM_MODEM_RSPMain向智能客戶端返回發(fā)送短信結(jié)果：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_

42、MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8是否配置成功-u8Reserved3u8字對齊，保留-15. O_MCMMAIN_ZIGBEE_REQ智能客戶端向Main發(fā)送ZIGBEE信息請求:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8MessageInfo20u8控制命令-16. O_MAINMCM_ZIGBEE_RSPMain向智能客戶端 返回發(fā)送ZIGBEE信息結(jié)果：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8是否配置成功-u8Reserved3u8字對齊，保留

43、-17. O_MCMMAIN_BEEP_REQ智能客戶端向Main發(fā)送控制蜂鳴器請求：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8BeepCtrlOperationu8控制命令0：關(guān)閉1：打開18. O_MCMMAIN_BEEP_RSPMain向智能客戶端返回配置蜂鳴器結(jié)果：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8是否配置成功-u8Reserved3u8字對齊，保留-19. O_MCMMAIN_LED_REQ智能客戶端向Main發(fā)送控制LED燈請求:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍

44、struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8LedTypeu8指明LED編號1：告警燈2：運(yùn)行燈u8Reservedu8指明LED操作命令0：關(guān)1：開2：快閃3：慢閃u8Reserved2u8字對齊，保留-u32BlinkTimeu32閃爍持續(xù)時間-20. O_MAINMCM_LED_RSPMain向智能客戶端返回配置LED結(jié)果:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8是否配置成功-u8Reserved3u8字對齊，保留-21. O_MCMMAIN_HARDWARE_SELFTEST_REQ智能客

45、戶端向Main發(fā)送自檢請求：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-22. O_MAINMCM_HARDWARE_SELFTEST_RSPMain向智能客戶端 返回自檢結(jié)果：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-s32SelfTestResults32自檢結(jié)果-23. O_MCMMAIN_TOD_ADJUST_REQ智能客戶端向Main發(fā)送時鐘配置請求：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-struTimeInfoSTRU_TIME_INFO日期信

46、息STRU_TIME_INFO24. O_MAINMCM_TOD_ADJUST_RSPMain向智能客戶端返回時鐘配置結(jié)果:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-bSuccessfulu8配置結(jié)果-u8Reserved3u8字對齊，保留-25. O_MCMMAIN_VERSION_QUERY_REQ智能客戶端向Main發(fā)送查詢軟件版本請求:名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8Queryldu8要查詢版本的ID1:Main2:智能服務(wù)器終端u8Reserved3u8字對齊，保留 -26. O

47、_MAINMCM_VERSION_QUERY_RSPMain向智能客戶端返回軟件版本信息：名稱數(shù)據(jù)類型描述取值范圍struMsgHeaderSTRU_MSG_HEADER消息頭-u8Queryldu8要查詢版本的ID1:Main 2:智能服務(wù)器客戶端u8Padding3u8字對齊-s8Version8s8版本信息-7.3.3 接口宏定義#defineBUF_SIZE4*1024/*文件傳輸緩沖區(qū)*/7.3.4 接口變量定義無7.3.5 接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義無7.4 Main接口函數(shù)7.4.1 接口函數(shù)概述為了提高上層應(yīng)用軟件的可移植性， 加強(qiáng)軟件系統(tǒng)的層次化和模塊化， 提高系統(tǒng)的運(yùn)行性能，需要提供

48、統(tǒng)一的接口函數(shù)，如圖7-30所示:圖7-30 Main接口函數(shù)7.4.2 接口函數(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)1. 初始化log日志文件函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：u32log_init( void )創(chuàng)建log設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)；判斷是否成功；否則返回錯誤代碼；打開log設(shè)備節(jié)點(diǎn)；如果打開失??；返回錯誤碼；返回C_SYS_OK；2. 設(shè)置log日志輸出級別函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：voidlog_set_level( intlevel )更新全局log輸出級別值log_level為level ；3. log日志輸出函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：voidlog_write(intlevel,constcha

49、r*fmt,.)if （判斷l(xiāng)evel是否大于全局log_level）返回；if（打開log設(shè)備文件失?。┓祷?；將可變參數(shù)信息寫入log日志文件里；4. 關(guān)閉log設(shè)備文件函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：voidlog_close(void )關(guān)閉log設(shè)備文件；5. 初始化線程函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：u32create_pthread( void )溫度線程ID=創(chuàng)建監(jiān)控溫度線程；如果失敗返回錯誤碼；紅外線程ID=創(chuàng)建監(jiān)控紅外傳感器線程；如果失敗返回錯誤碼；返回C_SYS_OK；6. 監(jiān)控溫度線程函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：void*thread_monitor_temperat

50、ure(void*pdata)for;每隔3秒鐘獲取一次當(dāng)前室內(nèi)溫度；如果溫度大于溫度閥值；開啟報(bào)警器；發(fā)送短信息給戶主；7. 監(jiān)控紅外線程函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：void*thread_monitor_infrared (void*pdata)for;阻塞方式讀取紅外狀態(tài)；如果紅外采集到有人闖入；開啟報(bào)警器；發(fā)送短信息給戶主；8. 初始化設(shè)備函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：u32init_device(void)打開設(shè)備；打開失敗，返回錯誤碼；初始化串口；初始化失敗，返回錯誤碼；配置GPRS工作模式；配置失敗，返回錯誤碼；返回C_ SYS_OK ；9. 初始化串口函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：u32init_uart( intfd,intspeed )配置串口波特率，奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位，停止位；如果配置失敗返回錯誤碼返回C_ SYS_OK ；10. 配置GPRS工作模式函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)描述（自然語言） ：u32gprs_config(void)配置GPRS以T