基于ARM的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案

目前，家庭網(wǎng)絡(luò)尚處于初級階段，與智能家電、安全設(shè)備的完全整合存在一些商業(yè)與技術(shù)問題。調(diào)查也顯示家庭網(wǎng)絡(luò)中最受關(guān)注的是媒體的網(wǎng)絡(luò)化。基于以上的分析，我們設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于ARM和嵌入式Linux的家庭網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)。它包含了完整的娛樂和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)子系統(tǒng)。由于缺少配套的智能家電和安全設(shè)備的支持，我們的控制子系統(tǒng)只有數(shù)據(jù)采集與控制板，各種傳感器、數(shù)控單元和繼電器，沒有實(shí)際的監(jiān)控對象。

2．系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)硬件平臺
ARM是一種高性能、低功耗、低成本的RISC技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于汽車電子、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無線產(chǎn)品等領(lǐng)域。
2.1.1終端、文件服務(wù)器和Web服務(wù)器
終端、文件服務(wù)器和Web服務(wù)器三種硬件平臺都基于三星公司的S3C2410A（基于ARM920T核）。它采用雙哈佛緩存結(jié)構(gòu)，具有16KB指令緩存和數(shù)據(jù)緩存，最高運(yùn)行頻率266MHz，尺寸小、功耗低、功能齊全、控制外設(shè)方便。內(nèi)部集成了大量功能模塊，如MMU、LCD控制器（同時(shí)支持STN和TFT LCD）、USB Host/Device控制器、觸摸屏接口、SD/MMC接口、IIC總線接口、IIS總線接口、三星公司獨(dú)特的NAND Flash Boot Loader等[3]。
三種硬件平臺共有的配置包括S3C2410A、64MB PC133 SDRAM、64MB NAND Flash、RS232、10Mb以太網(wǎng)卡、USB Host/Device、USB無線網(wǎng)卡等。此外，終端配備了3.5寸260K色TFT LCD、觸摸屏、PS/2鍵盤和鼠標(biāo)、音頻解碼芯片和128MB SD卡。文件服務(wù)器配備了128MB SD卡、U盤和移動硬盤。Web服務(wù)器配備了音頻解碼芯片。
2.1.2數(shù)據(jù)采集與控制板
數(shù)據(jù)采集與控制板可能工作在較惡劣的露天條件下，所以我們采用Atmel公司的工業(yè)級產(chǎn)品AT91FR40162（基于ARM7TDMI核）。它的主頻75MHz，工作溫度-40°C～85°C，

圖2文件檢索與傳輸服務(wù)的流程

在服務(wù)過程中，用戶只能看到Web服務(wù)器，文件服務(wù)器對用戶是隱藏的。這增加了整個(gè)系統(tǒng)的安全性，避免了用戶對文件服務(wù)器的錯(cuò)誤操作，也增加了文件服務(wù)器配置的靈活性和分布性。
（2）家庭控制服務(wù)
家庭控制服務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制板和Web服務(wù)器之間的信息交流和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
數(shù)據(jù)采集與控制板將采集到的數(shù)據(jù)先存儲到板上的Flash，然后根據(jù)用戶的需要實(shí)時(shí)或定時(shí)地發(fā)送到Web服務(wù)器。Web服務(wù)器再將數(shù)據(jù)發(fā)送到傳感器數(shù)據(jù)服務(wù)器。傳感器數(shù)據(jù)服務(wù)器記錄下數(shù)據(jù)，并且更新數(shù)據(jù)記錄列表。
數(shù)據(jù)采集與控制板上的數(shù)據(jù)采集模塊會對某些采集量進(jìn)行閾值檢測，如果發(fā)現(xiàn)采集量超過閾值，立刻向Web服務(wù)器發(fā)出警告或利用AO、DO驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行下一步處理。Web服務(wù)器收到警告后，輸出用戶設(shè)定的報(bào)警音樂并且通過GSM/GPRS發(fā)送短信通知用戶。
用戶可以通過終端登陸Web服務(wù)器的監(jiān)控頁面，選擇遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，如查看傳感器數(shù)據(jù)、初始化設(shè)備、喚醒系統(tǒng)、設(shè)置檢測對象和閾值、報(bào)警處理、輸出控制等。相應(yīng)的命令通過GSM/GPRS發(fā)送到控制子系統(tǒng)。AT91FR40162將對命令進(jìn)行解析，然后完成或驅(qū)動C8051F020完成相應(yīng)的功能。

4．結(jié)束語
本文提出的嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案低成本，低功耗，可分布性強(qiáng)，功能豐富，能同時(shí)滿足媒體娛樂和家庭控制的需要?；贏RM和嵌入式Linux的原型系統(tǒng)跨越了多硬件平臺和多軟件平臺，既充分利用了各平臺的優(yōu)點(diǎn)，也在一定程度上模擬了未來Embedded Everywhere中多平臺共存的情況。經(jīng)過系統(tǒng)測試，原型系統(tǒng)可長期穩(wěn)定運(yùn)行，非常適合家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。