畢業(yè)論文-基于ARM平臺(tái)的智能家居控制終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 PAGE 58中山大學(xué)南方學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)論文中山大學(xué)南方學(xué)院裝訂線中山大學(xué)南方學(xué)院裝訂線 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于ARM平臺(tái)的智能家居控制終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系 名：電子通信與軟件工程系 專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)教師： 二一三年三月中山大學(xué)南方學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要隨著時(shí)代的進(jìn)步、嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)人們對(duì)方便的居家生活的追求。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，人們提出了智能家居的概念。而建立一個(gè)成本低、效率高的智能家居控制系統(tǒng)也將成為未來的發(fā)展趨勢。本文首先簡單介紹了智能家居的概念和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，著重對(duì)智能家居的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，提

2、出了一種智能家居控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。提出了利用ZigBee，GSM模塊通信，在基于Linux操作系統(tǒng)和S3C2440的ARM嵌入式開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)了智能家居控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)主要技術(shù)：通過ARM平臺(tái)及其系統(tǒng)建立智能家居平臺(tái)系統(tǒng)。ARM平臺(tái)是智能家居的核心部分，主要完成控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，界面切換與實(shí)現(xiàn)，信息的共享，以及數(shù)據(jù)間的交換。通過外部模塊實(shí)現(xiàn)家電控制。通過ZigBee模塊的協(xié)調(diào)器與ARM通過串口通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，繼而控制家電。通過GSM模塊，通過短信的方式，可以控制家電。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。除了利用QT3編寫的智能家居主控制界面外，還添加了數(shù)碼相冊(cè)、播放器和拼圖小游戲界面，以作為系統(tǒng)的娛樂功能。通過G

3、PRS模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)撥號(hào)、接聽，和收發(fā)短信功能。并對(duì)收到的短信進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程控制家電。本文的創(chuàng)新部分主要是在控制系統(tǒng)中融入了相當(dāng)于手機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)了普通手機(jī)的拔號(hào)、接聽來電、收發(fā)短信的功能，可以自由輸入要拔打的電話號(hào)碼（包括長號(hào)和短號(hào)集群網(wǎng)的短號(hào)），接聽語音來電，接收并顯示短信息。本文完成了智能家居控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試之后，得到了預(yù)期的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了家電控制和用手機(jī)短信控制的智能家居控制系統(tǒng)，由此論證了本文的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是可行的。關(guān)鍵詞：ARM，智能家居，嵌入式，GSM/GPRSABSTRACTWith the progress of The Times,

4、embedded technology and network the development of information technology, in view of the people to the pursuit of the life that occupy the home is convenient. In order to achieve this objective, people put forward the concept of the smart home. And to establish a cost is low, the efficiency high in

5、telligent home control system will also become the future trend of development.This paper first introduced the intelligent household concept and the domestic and foreign development present situation and the trend, and focuses on the smart home relevant technology design and implementation, and put

6、forward a kind of intelligent home control system scheme.This paper put forward by using ZigBee, GSM communication module, based on the Linux operating system and in the S3C2440 ARM embedded development board realized intelligent home control system, the design of main technology:Through the ARM pla

7、tform and its system in intelligent household platform system. ARM platform is intelligence household core part, mainly to complete the realization of the control system, and realize the switch interface, information sharing, and between the data exchange.Through the external modules realize home ap

8、pliance control. Through the ZigBee module coordinator and ARM through the serial interface communication for data transmission, and then control household appliances. Through the GSM module, through text messages of way, can control household appliances.The embedded system application. In addition

9、to using QT3 write intelligent household master control interface outside, still added digital photo albums, player and puzzles small game interface, as the system of entertainment function.Through the GPRS module achieve mobile phone dial, answer, and use of text messages function. And the message

10、to receive system, realize remote control household appliances mobile phone.This paper is mainly in the innovation of the control system in the function of the mobile phone is equivalent to, realized the normal cell phone dialing, answer the call, the function of the use of text messages, free to en

11、ter phone calls out number (including the trombone and the cornet cluster nets of cornet), answer voice call, receiving and display the short messages.We completed a intelligent household control system hardware design and software design, through after system commissioning, got the expected results

12、, realize the home appliance control and use mobile phone short message control intelligent household control system, this paper demonstrates the intelligent household design scheme of the system is feasible.Keywords：ARM,smart home,Embedded,GSM/GPRS目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc21145 摘 要 PAGER

13、EF _Toc21145 I HYPERLINK l _Toc4455 ABSTRACT PAGEREF _Toc4455 II HYPERLINK l _Toc16543 目 錄 PAGEREF _Toc16543 III HYPERLINK l _Toc5314 第1章 緒論 PAGEREF _Toc5314 1 HYPERLINK l _Toc17637 1.1智能家居的概念 PAGEREF _Toc17637 1 HYPERLINK l _Toc30982 1.2智能家居國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc30982 1 HYPERLINK l _Toc28791 1.2.1國外智

14、能家居的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc28791 1 HYPERLINK l _Toc27226 1.2.2國內(nèi)智能家居的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc27226 2 HYPERLINK l _Toc18686 1.3 智能家居的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc18686 3 HYPERLINK l _Toc16731 1.4主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新 PAGEREF _Toc16731 3 HYPERLINK l _Toc28629 1.5本文的組織結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc28629 4 HYPERLINK l _Toc24676 1.6本章總結(jié) PAGEREF _Toc24676

15、4 HYPERLINK l _Toc4783 第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc4783 5 HYPERLINK l _Toc18454 2.1系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc18454 5 HYPERLINK l _Toc31356 2.2功能描述 PAGEREF _Toc31356 5 HYPERLINK l _Toc1321 2.2本章總結(jié) PAGEREF _Toc1321 7 HYPERLINK l _Toc29300 第3章 相關(guān)技術(shù)綜述 PAGEREF _Toc29300 8 HYPERLINK l _Toc27089 3.1嵌入式系統(tǒng)的概念與技術(shù)特點(diǎn) PAGE

16、REF _Toc27089 8 HYPERLINK l _Toc20587 3.1.1 嵌入式處理器 PAGEREF _Toc20587 9 HYPERLINK l _Toc22331 3.1.2 嵌入式Linux PAGEREF _Toc22331 10 HYPERLINK l _Toc28895 3.1.3 GSM通信技術(shù) PAGEREF _Toc28895 12 HYPERLINK l _Toc16360 3.2 本章總結(jié) PAGEREF _Toc16360 12 HYPERLINK l _Toc19551 第4章 智能家居硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19551 13 HYPE

17、RLINK l _Toc4595 4.1 嵌入式Linux硬件環(huán)境構(gòu)建 PAGEREF _Toc4595 13 HYPERLINK l _Toc14650 4.1.1 主機(jī)與目標(biāo)板結(jié)合的交叉開發(fā)模式 PAGEREF _Toc14650 13 HYPERLINK l _Toc28811 4.2 硬件資源 PAGEREF _Toc28811 13 HYPERLINK l _Toc17305 4.2.1 ARM核心板 PAGEREF _Toc17305 13 HYPERLINK l _Toc7710 4.2.2 核心板電路說明 PAGEREF _Toc7710 14 HYPERLINK l _Toc

18、5998 4.2.3 GPRS模塊 PAGEREF _Toc5998 15 HYPERLINK l _Toc17681 4.2.4 RFID模塊 PAGEREF _Toc17681 15 HYPERLINK l _Toc4833 4.3 本章小結(jié) PAGEREF _Toc4833 16 HYPERLINK l _Toc31476 第5章 智能家居軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc31476 17 HYPERLINK l _Toc3364 5.1系統(tǒng)軟件平臺(tái)搭建 PAGEREF _Toc3364 18 HYPERLINK l _Toc31375 5.1.1引導(dǎo)程序移植 PAGEREF _Toc3

19、1375 18 HYPERLINK l _Toc31947 5.1.2 Linux內(nèi)核移植 PAGEREF _Toc31947 18 HYPERLINK l _Toc13130 5.1.3 QTE應(yīng)用程序交叉編譯 PAGEREF _Toc13130 21 HYPERLINK l _Toc16937 5.2智能家居終端的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc16937 21 HYPERLINK l _Toc170 5.2.1 家居控制界面 PAGEREF _Toc170 21 HYPERLINK l _Toc15673 5.2.2 數(shù)碼相冊(cè)界面 PAGEREF _Toc15673 22 HYPERLIN

20、K l _Toc13064 5.2.3 播放器界面 PAGEREF _Toc13064 25 HYPERLINK l _Toc21527 5.2.4 游戲界面 PAGEREF _Toc21527 28 HYPERLINK l _Toc6825 5.3 主要技術(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc6825 31 HYPERLINK l _Toc30241 5.3.1 GSM模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc30241 31 HYPERLINK l _Toc4316 5.3.2攝像頭模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc4316 36 HYPERLINK l _Toc18738 5.3.3與ZigBee的串

21、口通信模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc18738 39 HYPERLINK l _Toc5839 5.3.4虛擬鍵盤的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5839 42 HYPERLINK l _Toc22929 5.3.5溫濕度模塊 PAGEREF _Toc22929 45 HYPERLINK l _Toc8240 5.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc8240 49 HYPERLINK l _Toc10896 第6章 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc10896 50 HYPERLINK l _Toc4071 6.1系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境 PAGEREF _Toc4071 50 HYPERLINK l

22、 _Toc13552 6.2系統(tǒng)調(diào)試方法與結(jié)果 PAGEREF _Toc13552 50 HYPERLINK l _Toc24410 6.3本章小結(jié) PAGEREF _Toc24410 53 HYPERLINK l _Toc2429 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc2429 54 HYPERLINK l _Toc27936 致 謝 PAGEREF _Toc27936 55 HYPERLINK l _Toc16774 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc16774 56中山大學(xué)南方學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1智能家居的概念智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

23、、智能家居-系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境1。它利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)綜合布線技術(shù)將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起通過統(tǒng)籌管理讓家居生活更加舒適安全有效與普通家居相比智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能還能由原來的被動(dòng)靜止轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的功能它能提供全方位的信息交換幫助家庭與外部保持信息交流暢通優(yōu)化人們的生活方式幫助人們有效安排時(shí)間增強(qiáng)家居生活的安全性甚至節(jié)約各種能源和資金起到綠色環(huán)保節(jié)約的功效2。家居智能化系統(tǒng)將家庭中各

24、種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器以及家庭保安裝置通過有線或無線的方式連接起來，并進(jìn)行集中或異地的監(jiān)控、管理，保持家庭住宅環(huán)境的舒適、協(xié)調(diào)。與普通的家居相比，智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適溫馨，高效安全的高品位生活環(huán)境，還將一個(gè)被動(dòng)靜止的居住環(huán)境提升為一個(gè)有一定智慧協(xié)助能力的體貼的生活幫手，進(jìn)一步優(yōu)化住戶的生活質(zhì)量。1.2智能家居國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外智能家居的研究現(xiàn)狀直到1984年美國聯(lián)合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的City

25、PlaceBuilding時(shí)，才出現(xiàn)了首棟的“智能型建筑”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕又稱智能住宅，在國外常用Smart Home表示。自從世界上第1棟智能建筑在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居的方案，智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有了廣泛的應(yīng)用。新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)包括三表抄送功能、安防報(bào)警功能、可視對(duì)講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和系統(tǒng)軟件配置等1214。進(jìn)入21世紀(jì)以后，國外智能家居技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了高潮。德國弗勞恩霍夫研究會(huì)

26、建成一座內(nèi)部完全實(shí)現(xiàn)了電子化和網(wǎng)絡(luò)化的樣板智能住宅；2004年，美國已有近4萬戶家庭安裝了“家庭智能化系統(tǒng)”，同樣在新加坡也有近30個(gè)社區(qū)的5000戶家庭采用了“家庭智能化系統(tǒng)”；2005年最受關(guān)注的當(dāng)屬美國微軟公司總裁比爾蓋茨花費(fèi)巨資構(gòu)建的智能家居系統(tǒng)，堪稱當(dāng)今智能家居的經(jīng)典之作6。目前，無論從技術(shù)還是標(biāo)準(zhǔn)的制定來看，發(fā)展基于網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的時(shí)機(jī)己經(jīng)成熟。根據(jù)IDC的統(tǒng)計(jì)，截至2007年，在美國家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和與家居有關(guān)的網(wǎng)關(guān)市場規(guī)模己達(dá)57億美元，美國的家庭網(wǎng)關(guān)己達(dá)450萬個(gè)15。1.2.2國內(nèi)智能家居的研究現(xiàn)狀與國外相比，智能家居在中國的發(fā)展時(shí)間要晚很多。很多人將智能家居在國內(nèi)的發(fā)展過

27、程劃分為概念年、研發(fā)年、實(shí)驗(yàn)?zāi)?、推廣年以及普及年幾個(gè)階段3。中國的3G牌照在2009年正式發(fā)放，這加速了智能家居和3G技術(shù)的融合 ，和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一起推動(dòng)智能家居向互聯(lián)一體化的方向發(fā)展。在某廠家推出的針對(duì)單戶的智能家居系統(tǒng)中，TCP/IP協(xié)議發(fā)揮了重要作用。該系統(tǒng)中，溫濕度傳感器、亮度傳感器、紅外傳感器、火災(zāi)/煤氣報(bào)警器、震動(dòng)傳感器和玻璃破碎傳感器的檢測信號(hào)通過基于TCP/IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心，推動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動(dòng)作。為方便居住者設(shè)定家居模式，設(shè)置了一鍵調(diào)整的功能 ，借助于 3G 網(wǎng)絡(luò) ，通過無線遙控器或手機(jī)達(dá)到一鍵調(diào)整的目的。ZigBee技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等也為智能家居的發(fā)展提供了更

28、為廣闊的空間16。2010上海世博會(huì)吸引了全世界的目光，“城市，讓生活更美好”的主題更是將未來美好生活詮釋得淋漓盡致。世博館里的“高智商”家居頻頻亮相，你如果想從冰箱里取食品，甚至都不需要打開冰箱門，安裝在冰箱外部的顯示屏直接就向你提供從存取食物到網(wǎng)上訂購等一條龍服務(wù)一切都顯得那么的方便舒適。智能家居亮相世博園，預(yù)示著智能家居離人們的生活越來越近，世博再一次讓智能家居發(fā)燒18,19。在國內(nèi)，智能家居盡管起步較晚，但大有風(fēng)行正健的趨勢。目前，北京市已經(jīng)計(jì)劃建設(shè)30個(gè)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，總戶數(shù)將達(dá)到3萬戶，按照建設(shè)部的要求，到2012年，大中城市中60的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化17。隨著高科技和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，

29、安全、舒適、便利的生活環(huán)境已經(jīng)不再是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢想。由于智能家居系統(tǒng)能夠?yàn)槿藗兲峁└虞p松、有序、高效的現(xiàn)代生活環(huán)境，因此已經(jīng)成為房地產(chǎn)商追逐的熱點(diǎn)。在未來，沒有智能家居系統(tǒng)的住宅將像今天不能上網(wǎng)的住宅那樣不合潮流。相信不遠(yuǎn)的將來，智能家居一定會(huì)更好地造福人類。 1.3 智能家居的發(fā)展趨勢功能多元化是智能家居的發(fā)展載體：智能家居廠家以家居生活的某一個(gè)方面為主要載體，融合更多方面的控制功能，為用戶提供高性價(jià)比和有完善售后的智能家居解決方案。較為典型的案例是，圍繞家居智能安防系統(tǒng)這個(gè)中心，配備燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)等，讓智能擴(kuò)展到家居生活的更多方面。再如，在樓宇對(duì)講系統(tǒng)的基礎(chǔ)上

30、，加入可視通信、物業(yè)管理、多媒體控制和信息服務(wù)，使小區(qū)管理更加人性化16。有專家預(yù)測，智能家居系統(tǒng)將向著高度智能化高度靈活性和互操作性的方向發(fā)展更具感知特性更具智能化物聯(lián)網(wǎng)就是要實(shí)現(xiàn)全面的感知感知人物的各種基本特征行為以此能將現(xiàn)有智能家居系統(tǒng)功能和性能帶來質(zhì)的提升這使得現(xiàn)有智能家居技術(shù)難以滿足其要求一系列新技術(shù)將應(yīng)用到智能家居行業(yè)中更多的數(shù)字化前端設(shè)備將取代既有非數(shù)字化產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)型報(bào)警器數(shù)字化探測器等日益成為主流人工智能云計(jì)算嵌入式芯片等將大量被使用到智能家居產(chǎn)品中這些都伴隨著大量新技術(shù)的更新就如同入侵報(bào)警系統(tǒng)從傳統(tǒng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)技術(shù)逐漸被下一代目標(biāo)驅(qū)動(dòng)技術(shù)所取代模擬攝像機(jī)逐漸被網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)

31、所取代1。智能家居能夠很好的滿足人們對(duì)居住環(huán)境安全、舒適、智能的要求，在不斷標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，在3G和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下，它的功能日臻完善和成熟，在“數(shù)字生活”的構(gòu)建中將發(fā)揮更加重要的作用。1.4主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新本文以現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)為研究對(duì)象，提出了一種以傳統(tǒng)住宅為基礎(chǔ)的智能家居控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)完成的主要工作內(nèi)容如下：借鑒現(xiàn)有技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，提出了自己的設(shè)計(jì)方案；以2440開發(fā)板為硬件平臺(tái)完成了中央控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；控制模塊方面，實(shí)現(xiàn)了與ZigBee間通信、溫濕度采集、視頻監(jiān)控、GSM、RFID等模塊的集成工作。娛樂模塊方面，實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼相冊(cè)、Mplayer播放器、拼圖小游戲模塊的集成工

32、作。通過家庭子網(wǎng)將各個(gè)模塊與中央控制器緊密的聯(lián)系在一起組成了一套完整的控制系統(tǒng)。本文的創(chuàng)新部分主要是在控制系統(tǒng)中融入了相當(dāng)于手機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了普通手機(jī)的拔號(hào)、接聽來電、收發(fā)短信的功能，可以自由輸入要拔打的電話號(hào)碼（包括長號(hào)和短號(hào)集群網(wǎng)的短號(hào)），接聽語音來電，接收并顯示短信息。1.5本文的組織結(jié)構(gòu)本文的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下：第1章 緒論介紹了智能家居的基本概念、并深入調(diào)研了智能家居在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案闡述了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案并對(duì)系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行簡單的介紹。相關(guān)技術(shù)綜述對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行簡單闡述。第4章 智能家居硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)對(duì)主要嵌入式Linux硬件環(huán)境構(gòu)建和硬件資源進(jìn)

33、行了具體說明。智能家居軟件設(shè)計(jì)介紹智能家居軟件設(shè)計(jì)。首先介紹了如何搭建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境；接著介紹了智能家居終端的家居控制、數(shù)碼相冊(cè)、播放器、小游戲4個(gè)部分；最后詳細(xì)介紹了主要的技術(shù)設(shè)計(jì)GSM、攝像頭、與ZigBee的串口通信、虛擬鍵盤的設(shè)計(jì)以及溫濕度模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。第6章 系統(tǒng)調(diào)試介紹了系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行的環(huán)境以及系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果。1.6本章總結(jié)本章主要介紹了智能家居的基本概念、并深入調(diào)研了智能家居在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及本文主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)的組成基于層次化、模塊化的搭建和開發(fā)，本系統(tǒng)分為4個(gè)部分：家居控制、安防檢測、娛樂功能和語音通話。同時(shí)，按顯示界面

34、來分，有4個(gè)界面：家居控制界面、數(shù)碼相冊(cè)界面、播放器界面、游戲界面。本系統(tǒng)以ZigBee無線傳感器模塊為主的基層和以S3C2440 ARM板作為開發(fā)平臺(tái)以Linux系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)的界面及控制層。其中以家居控制界面為主體，基層包括：多個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，系統(tǒng)擴(kuò)展板、RFID門監(jiān)、紅外、傳感器、窗簾控制、GSM模塊、USB攝像頭等。界面及控制層包括：S3C2440 ARM開發(fā)平臺(tái)、ARM終端、PC服務(wù)器端、手機(jī)、7寸LCD觸摸屏。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2.2功能描述按系統(tǒng)終端顯示的4個(gè)界面來分：家居控制界面顯示：用于顯示家居控制界面

35、的所有內(nèi)容，如：當(dāng)前家電狀態(tài)、當(dāng)前環(huán)境溫濕度、收到的短信內(nèi)容、攝像頭拍攝內(nèi)容、虛擬鍵盤等，提供一個(gè)友好的顯示界面。攝像頭：用戶可以選擇開啟或關(guān)閉攝像頭的監(jiān)控功能。當(dāng)用戶開啟了攝像頭，用戶可以看到系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的視頻圖像顯示在LCD觸摸屏上；用戶亦可以選擇關(guān)閉攝像頭。實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控，讓用戶可以實(shí)時(shí)的查看到家中情況，達(dá)到安全監(jiān)控的效果。GSM：包括通話功能和短信功能。用戶可以在編輯框中輸入要拔打的號(hào)碼，然后按下拔打的按鈕，即可拔出對(duì)應(yīng)的號(hào)碼；同時(shí)若有來電，蜂鳴器會(huì)響，用戶可以直接接聽或掛斷。用戶可以接收短信息，并將短信息進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)定格式匹配，若匹配成功，則可直接控制家電狀態(tài)，信息內(nèi)容如：“GSM O

36、N”，則匹配成功，可直接控制。同時(shí)將收到的短信內(nèi)容以文本的形式顯示。若家中出現(xiàn)異常，則會(huì)自動(dòng)發(fā)送短信息到指定手機(jī)號(hào)碼。如出現(xiàn)報(bào)警信息等，盡量的減少用戶的損失，讓用戶提早做出安全措施。Linphone：IP電話工具，用與呼叫服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器端的語音通話。溫濕度：通過DHT11溫濕度傳感器檢測當(dāng)前環(huán)境溫度，并實(shí)時(shí)顯示在LCD上。開關(guān)或狀態(tài)控制：各用電器的狀態(tài)控制，如打開/關(guān)閉攝像頭、打開/關(guān)閉GSM、打開/關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)、打開/關(guān)閉紅外等。用戶可以通過控制模塊直接控制系統(tǒng)的各功能。虛擬鍵盤：當(dāng)雙擊編輯框時(shí)，彈出虛擬的數(shù)字鍵盤供用戶輸入。設(shè)計(jì)出數(shù)字虛擬鍵盤是為了方便用戶輸入號(hào)碼和IP地址的功能。人性化

37、的虛擬鍵盤，達(dá)到了容易操作，大眾化的效果。串口：主要用于與ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器間的數(shù)據(jù)交換，繼而與若干個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信并控制連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的燈、紅外等設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了無線連接的控制系統(tǒng)。數(shù)碼相冊(cè)圖片顯示：系統(tǒng)通過讀取指定路徑的圖片文件，并將所有圖片自動(dòng)排列成從左到右，并顯示出選中的圖片。圖片顯示的方式給用戶一種新穎的感覺。切換操作：即切換圖片的操作，用戶可以通過點(diǎn)擊觸摸屏的左半屏或右半屏，則圖片會(huì)向右或向左移一下，并選擇上一張圖或下一張圖，顯示于屏幕正中部。操作模式與當(dāng)今社會(huì)上的主流電子相冊(cè)相似，具有一定的普遍性。播放器圖像顯示：系統(tǒng)通過用戶添加的視頻文件，并執(zhí)行播放操作，則其視頻的內(nèi)容

38、將顯示出來。當(dāng)打開的文件是音頻文件時(shí)，則只能聽到聲音，無圖像顯示。控制操作：播放器有播放、暫停、停止、快進(jìn)、快退、靜音、曲目選擇、上一曲/下一曲、音量控制、拖動(dòng)進(jìn)度條以調(diào)節(jié)播放位置。實(shí)現(xiàn)了一般的播放器功能。曲目列表：用戶可以通過系統(tǒng)添加很多條曲目，并按添加順序排列。用戶可以自身的選擇曲目。拼圖游戲顯示效果：系統(tǒng)提供了友好的界面，并對(duì)用戶操作進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。智能家居中能用的，當(dāng)用戶完成了圖片的拼接后，系統(tǒng)會(huì)彈出“勝利”的對(duì)話框。操作控制：用戶可以通過系統(tǒng)本身帶有的上、下、左、右方向鍵來對(duì)拼圖游戲的操作。2.2本章總結(jié)本章主要闡述了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案并對(duì)系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行簡單的介紹。第3章 相關(guān)技術(shù)綜

39、述3.1嵌入式系統(tǒng)的概念與技術(shù)特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的概念5根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：嵌入式系統(tǒng)是”用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。這個(gè)的定義是從嵌入式系統(tǒng)的用途方面進(jìn)行定義的。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適用應(yīng)用系統(tǒng)的對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)

40、的體系。嵌入性、專用型、與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是它的三個(gè)基本要素。（1）嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更具有優(yōu)勢。因此可以這樣理解上述三個(gè)面向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。 （2）嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。所以，介入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，必須有一個(gè)正確的定位。例如Palm之所以在PDA領(lǐng)域占有70%以上的市場，就是因?yàn)槠淞⒆阌趥€(gè)人電子消費(fèi)品，著重發(fā)

41、展圖形界面和多任務(wù)管理；而風(fēng)河的Vxworks之所以在火星車上得以應(yīng)用，則是因?yàn)槠涓邔?shí)時(shí)性和高可靠性。 （3）嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)5嵌入式設(shè)備常應(yīng)用于“特定”場合，與“通用的”個(gè)人電腦相比，具備以下特點(diǎn)：軟件、硬件可裁剪。將市面上的手機(jī)拆開，會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然它們的功能是

42、相似的，但是所用芯片多種多樣，所用的操作系統(tǒng)也有多種，操作界面更是千變?nèi)f化，操作的舍不得性各有千秋。這不同于個(gè)人電腦，CPU除了INTEL就是AMD公司的，操作系統(tǒng)多用Windows。功能、成本、開發(fā)效率等條件決定了嵌入式設(shè)備的選材多樣化，軟件、硬件可裁剪，即當(dāng)不需要某項(xiàng)功能時(shí)，可以去除相關(guān)的軟硬件。對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求。功能、可靠性、功耗這3點(diǎn)是軟件開發(fā)人員最關(guān)注的地方。仍以手機(jī)為例，當(dāng)選定硬件平臺(tái)之后，處理器的性能已經(jīng)被限定了，怎樣使得手機(jī)的操作更人性化、菜單響應(yīng)更快捷、具備更多更好的功能，這完全取決于軟件。需要驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序配合，最大程序地發(fā)揮硬件的性能。3.1.

43、1 嵌入式處理器在智能家居系統(tǒng)中，嵌入式控制中心是整個(gè)家居系統(tǒng)的核心處理模塊，而嵌入式處理器則是家庭控制中心的核心部件，其性能的好壞直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。 嵌入式系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)圍繞嵌入式處理器進(jìn)行。嵌入式處理器根據(jù)從各種外部設(shè)備接收到的輸入信息來完成必要的計(jì)算和處理工作，并把計(jì)算結(jié)果送到輸出接口，驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備6。嵌入式微處理器是整個(gè)家居系統(tǒng)的核心，目前各種嵌入式處理器層出不窮，嵌入式處理器市場呈現(xiàn)出百花齊放的景象。目前常用的嵌入式處理器的主要結(jié)構(gòu)歸結(jié)起來有：8051體系結(jié)構(gòu)、ARM體系結(jié)構(gòu)、MIPS體系結(jié)構(gòu)、PowerPC、DSP、x86等20：8051體系結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)最早由In

44、tel公司推出。它在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上同時(shí)集成了CPU、ROM、RAM以及TIMER、COUNTER等部件，具有64KB的尋址能力。由于某些原因，8051在國內(nèi)的使用非常普遍，但總的來說8051因其微處理器性能落后，仍然是一款低端產(chǎn)品。ARM體系結(jié)構(gòu)ARM處理器遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于ARM技術(shù)的處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75%以上的市場。目前市面上常見的ARM處理器架構(gòu)，可分為ARM7、ARM9、ARM11和Cortex系列。I-Phone、NOKIA、HTC等智能手機(jī)中的微處理器，就是由高通和德州儀器授權(quán)生產(chǎn)的AR

45、M處理器。MIPS體系結(jié)構(gòu)MIPS是美國歷史悠久的RISC處理器體系，分為32-bit以及64-bit兩大家族，以技術(shù)授權(quán)作為主要營利方式。MIPS除了在手機(jī)中應(yīng)用的比例極小外，其在一般數(shù)字消費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)語音、個(gè)人娛樂、通訊、與商務(wù)應(yīng)用市場有著相當(dāng)不錯(cuò)成績，不過近年來因?yàn)槠渌麵P授權(quán)公司的興起，其占有比率稍有衰退。MIPS應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)屬家庭視聽電器（包含機(jī)頂盒）、網(wǎng)通產(chǎn)品以及汽車電子方面。PowerPC體系結(jié)構(gòu)PowerPC是早期Motorola和IBM聯(lián)合為Apple的MAC機(jī)開發(fā)的CPU芯片，PowerPC的體系結(jié)構(gòu)也是RISC（精簡指令集計(jì)算），有200多條定長32位的指令，通常只執(zhí)行一

46、個(gè)單一的操作（比如將內(nèi)存加載到寄存器，或者將寄存器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存），同時(shí)支持字節(jié)（8位）、半字（16位）、字（32位）和雙字（64位）數(shù)據(jù)類型。DSP體系結(jié)構(gòu)DSP是一種專用微處理器，主要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，以得到相應(yīng)的處理結(jié)果。DSP在存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度上都很高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)在高端的工業(yè)控制方面也得到廣泛應(yīng)用，如空間矢量PWM控制系統(tǒng)，電機(jī)的DSP控制系統(tǒng)等。x86體系結(jié)構(gòu)x86處理器應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)的歷史相當(dāng)悠久，但其普遍都有功耗過高且芯片數(shù)量龐大的缺點(diǎn)，因而不適合應(yīng)用在要求精簡省電的嵌入式架構(gòu)中。可是在有些對(duì)于能耗控制要求不高的領(lǐng)域，如工控電腦產(chǎn)業(yè)中，可

47、以看到許多x86處理器仍然在被使用。同時(shí)Intel最新的嵌入式處理器Atom系列也是兼容x86結(jié)構(gòu)的。從上述可知，ARM 系列較適合應(yīng)用在智能家居的控制管理系統(tǒng)中。本文針對(duì)具體實(shí)現(xiàn)家居內(nèi)紅外線報(bào)警系統(tǒng)及智能溫度監(jiān)測的功能，對(duì)處理芯片設(shè)定了一些要求，如具有豐富的可擴(kuò)展性和較高的處理速度，要求具有體積小、功耗低、成本低等特點(diǎn)，鑒于此，本系統(tǒng)選擇 ARM9 處理器作為控制中心的嵌入式微處理器，選用了三星公司推出的 16/32 位RISC 微處理器 S3C2440 芯片，以 S3C2440 芯片為核心設(shè)計(jì)控制中心的軟硬件。3.1.2 嵌入式Linux嵌入式linux 是將日益流行的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)

48、行裁剪修改，使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)。嵌入式linux既繼承了Internet上無限的開放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性。嵌入式Linux的特點(diǎn)是版權(quán)費(fèi)免費(fèi);購買費(fèi)用媒介成本技術(shù)支持全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持網(wǎng)絡(luò)特性免費(fèi)，而且性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開放，有許多應(yīng)用軟件支持，應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期短，新產(chǎn)品上市迅速，因?yàn)橛性S多公開的代碼可以參考和移植，實(shí)時(shí)性能RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式Linux支持，實(shí)時(shí)性能穩(wěn)定性好安全性好9。嵌入式操作系統(tǒng)有Palm OS，Windows CE，EPOC，Linux CE，QNX，ECOS，LYNX，

49、高端嵌入式系統(tǒng)要求許多高級(jí)的功能，如圖形用戶界面和網(wǎng)絡(luò)支持。很多高端RTOS供應(yīng)商已經(jīng)提供了這些功能，但其價(jià)格也很昂貴。微軟的Windows CE也有此類功能，卻不具備大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)要求的實(shí)時(shí)性能，而且難以移植。嵌入式Linux操作系統(tǒng)以價(jià)格低廉、功能強(qiáng)大又易于移植而正在被廣泛采用，成為新興的力量，所以，眾多商家紛紛轉(zhuǎn)向了嵌入式Linux。與其他的操作系統(tǒng)相比，采用Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢5：（1）低成本開發(fā)系統(tǒng)Linux是自由的操作系統(tǒng)，它的開放源代碼使用戶獲得了最大的自由度。由于嵌入式系統(tǒng)千差萬別，往往需要針對(duì)特定的應(yīng)用修改和優(yōu)化系統(tǒng)，這樣一方面大大降低了開發(fā)的成本，另

50、一方面又可以提高產(chǎn)品的開發(fā)效率。并且還可在Linux社區(qū)中獲得支持，用戶只需要向郵件列表發(fā)一封郵件，即可獲得作者的支持。（2）支持多種體系結(jié)構(gòu)Linux可支持X86、PowerPC、ARM、XSCALE、MIPS、SH、68K、Alpha、SPARC等多種體系結(jié)構(gòu)，目前Linux已被一直到數(shù)十種硬件平臺(tái)上，幾乎所有流行的CPU Linux都支持。這對(duì)于經(jīng)費(fèi)、時(shí)間受限制的研究與開發(fā)項(xiàng)目極具吸引力?，F(xiàn)在Linux已經(jīng)可以在沒有MMU（內(nèi)存管理單元模塊）的處理器上運(yùn)行，這種沒有MMU的處理器在嵌入式領(lǐng)域中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。這就進(jìn)一步促進(jìn)了Linux在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用。（3）大小功能可定制Linux具

51、有獨(dú)特的內(nèi)核模塊機(jī)制，它可根據(jù)用戶的需要，實(shí)時(shí)地將某些模塊插入到內(nèi)核中或者從內(nèi)核中移除，并能根據(jù)嵌入式設(shè)備的個(gè)性需要量體裁衣。裁剪后的Linux內(nèi)核最小可達(dá)到150KB以下，尤其適合嵌入式領(lǐng)域中資源受限的情況。（4）性能優(yōu)異Linux系統(tǒng)精簡、高效和穩(wěn)定，能夠充分發(fā)揮硬件的功能，因此它比其他操作系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用Linux，可以將它作為工作站。它也非常適合在嵌入式領(lǐng)域中應(yīng)用，對(duì)比其他操作系統(tǒng)，它占用的資源更少，運(yùn)行更穩(wěn)定，速度更快。（5）完善的網(wǎng)絡(luò)通信、圖形和文件管理機(jī)制Linux是首先實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的操作系統(tǒng)，它的內(nèi)核結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)方面是非常完整的，并提供了對(duì)包括十兆

52、位、百兆位及千兆位的以太網(wǎng)，還有無線網(wǎng)絡(luò)、Token ring（令牌環(huán)）和光纖甚至衛(wèi)星的支持，這對(duì)現(xiàn)在依賴于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式設(shè)備來說無疑是很好的選擇。3.1.3 GSM通信技術(shù)GSM概述21GSM，全稱是Global System for Mobile Communiations，中文為:全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。GSM是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。全球超過200個(gè)國家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。GSM標(biāo)準(zhǔn)通過“漫游協(xié)定”使得移動(dòng)電話在不同運(yùn)營商之

53、間自由漫游變得平常。GSM較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同在于GSM使用的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代(ZG)移動(dòng)電話系統(tǒng)。 GSM模塊中的AT指令22AT即Attention，AT指令集是從終端設(shè)備(Terminal Equipment，TE)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal Equipment，DTE)向終端適配器(Terminal Adapter，TA)或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(Data Circuit Terminal Equipment，DCE)發(fā)送的。通過TA、TE發(fā)送AT指令來控制移動(dòng)臺(tái)(Mobile Station，MS)的功能，與GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。

54、用戶可以通過AT指令進(jìn)行呼叫、短信、電話本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。用戶可以通過串口發(fā)送AT命令，即可使用GSM模塊。串行線對(duì)端的應(yīng)用設(shè)備包括終端設(shè)備TE、數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（Data Terminal Equipment）或其他應(yīng)用設(shè)備。這些終端或應(yīng)用設(shè)備一般運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)里。3.2 本章總結(jié)本章主要對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行簡單闡述。第4章 智能家居硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)4.1 嵌入式Linux硬件環(huán)境構(gòu)建4.1.1 主機(jī)與目標(biāo)板結(jié)合的交叉開發(fā)模式開發(fā)PC機(jī)上的軟件時(shí)，可以直接在PC機(jī)上編輯、編譯、調(diào)試軟件，最終發(fā)布的軟件也在PC機(jī)上運(yùn)行。對(duì)于嵌入式開發(fā)，最初的嵌入式設(shè)備是一個(gè)空白的系統(tǒng)，需要通過主機(jī)（即

55、PC機(jī)）為它構(gòu)建基本的軟件系統(tǒng)，并燒寫到設(shè)備中；另外，嵌入式設(shè)備的資源并不足以用來開發(fā)軟件。所以需要用到交叉開發(fā)模式：在主機(jī)上編輯、編譯軟件，然后在目標(biāo)板（即嵌入式設(shè)備）上運(yùn)行、驗(yàn)證程序。燒寫、啟動(dòng)Bootloader后，就可以通過Bootloader的各類命令來下載、燒寫、運(yùn)行程序了。啟動(dòng)嵌入式Linux后，也是通過執(zhí)行各種命令來啟動(dòng)應(yīng)用程序的。一般通過串口來進(jìn)行輸入/輸出。所以交叉開發(fā)模式中，主機(jī)與目標(biāo)板通常需要3種連接：JTAG、串口、網(wǎng)絡(luò)，如圖4-1所示：圖4-1 交叉開發(fā)模式圖 4.2 硬件資源4.2.1 ARM核心板CPU處理器選用Samsung S3C2440,內(nèi)核為ARM920

56、T，主頻為400MHZ，最高533Mhz；SDRAM支持64M-128M，DDRSDRAM；32bit數(shù)據(jù)總線；SDRAM時(shí)鐘頻率高達(dá)100MHz；可根據(jù)客戶要求更改；FLASH Memory支持64M-1GNANDFLASH; 板載64MNandFlash,掉電非易失；可根據(jù)客戶要求更改；系統(tǒng)時(shí)鐘源12M無源晶振。4.2.2 核心板電路說明S3C2440A微處理器是一款由Samsung半導(dǎo)體公司為手持設(shè)備和各種多用途應(yīng)用設(shè)計(jì)的，低功耗、成度的微處理器，采用289腳FBGA封裝，包含ARM920T內(nèi)核。 其內(nèi)部包含以下功能模塊：1.2/1.3內(nèi)部供電，1.8V/2.5V/3.3V存儲(chǔ)器，3.3

57、V外部I/O供電。具有16KB 一體化的Cache/MMU； 具有外部存儲(chǔ)器控制器（SDRAM控制和片選邏輯）； LCD 控制器（支持高達(dá) 4K色的 STN屏和 256K色的 TFT 型液晶屏，具有 LCD專用DMA）； 4通道DMA控制器，具備外部請(qǐng)求腳； 3通道UART（支持IrDA1.0，64字節(jié)的發(fā)送 FIFO，64 字節(jié)的接收FIFO）； 2通道SPI； 1路多主模式的IIC總線； 1路IIS音頻編解碼器接口； 兼容V1.0的SD主接口協(xié)議和 V2.11的 MMC 卡協(xié)議； 2路全速USB主設(shè)備，其中1路可以作為 USB 從設(shè)備（V1.1 協(xié)議）； 4路 PWM定時(shí)器/1路內(nèi)部定時(shí)器

58、/看門狗定時(shí)器； 8路10位ADC，其中4路可以作為觸摸屏接口； 具有日歷功能的RTC時(shí)鐘； 攝像頭接口（最大輸入支持40964096 像素，畫面縮放最大輸入支持2048 2048 ；具有130路通用I/O口和24 路外部中斷源； 電源控制：正常模式，慢速模式，空閑模式和掉電模式； 片內(nèi)倍頻鎖相環(huán)PLL，MPLL產(chǎn)生的操作MCU的時(shí)鐘最大為400MHz1.3V。4.2.3 GPRS模塊硬件功能介紹： 采用 BENQ M23G GSM/GPRS Class 10 三頻模塊，符合 ETSI GSM phase 2+,通訊功能：支持 GSM 語音，傳真，短消息及 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋?一個(gè) SIM

59、卡卡座； 兩個(gè)串口接口，一個(gè)是 RS232 電平，另一個(gè)是TTL電平，通過跳線選擇； 音頻輸入和音頻輸出，可以進(jìn)行接聽電話； 一個(gè)蜂鳴器，有帶電提醒功能； 一個(gè)復(fù)位按鈕，一個(gè)啟動(dòng)按鈕； 一個(gè)電源指示燈，一個(gè) GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)燈； 電源輸入直流 512V。 外觀如圖4-2所示：圖4-2 GPRS模塊外觀圖 4.2.4 RFID模塊采用GIRF500讀卡模塊， 其模塊特征 （1）讀寫ISO14443A協(xié)議的Mifare One卡； （2）UART串行接口，能外接RS232或RS485； （3）發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)引腳指示模塊當(dāng)前狀態(tài)；數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議描述（1）模塊采用的通信協(xié)議用于計(jì)算機(jī)(PC)或別

60、的 CPU 和模塊之間連接,標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 接口； （2）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)起始格式是(19200,N,8,1)：波特率 19.2K 無校驗(yàn),8 位數(shù)據(jù)位,1 位結(jié)束位； （3）通信必須先由主機(jī)發(fā)送命令和數(shù)據(jù)給GiRF500, GiRF500收到并執(zhí)行命令后將命令執(zhí)行的狀態(tài)和響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)回主機(jī)。主機(jī)需設(shè)最長1s的等待響應(yīng)時(shí)間。 外觀如圖4-3所示：圖4-3 RFID模塊外觀圖4.3 本章小結(jié)本章對(duì)主要嵌入式Linux硬件環(huán)境構(gòu)建和硬件資源進(jìn)行了具體說明。第5章 智能家居軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)環(huán)境包括兩個(gè)方面：PC機(jī)與S3C2440 ARM開發(fā)平臺(tái)。編譯環(huán)境分為兩種，一種是本機(jī)編譯，另一種是交叉編譯。