基于ARM的智能家居控制通信控制站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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(7)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)
由于系統(tǒng)對(duì)于電能的特殊要求，所以必須使用分離式電源單獨(dú)給予GSM模塊供電。
3 軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)采用嵌入式Linux，具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力，嵌入式linux系統(tǒng)的構(gòu)建包括驅(qū)動(dòng)編程，內(nèi)核裁剪，文件系統(tǒng)制作，應(yīng)用軟件制作等。
(1)嵌入式系統(tǒng)Linux的移植與分析
第一、編寫對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核中的面向硬件層的程序，這些程序?yàn)樯蠈榆浖峁┏橄蠛瘮?shù)接口，通過這些函數(shù)接口可以間接地控制硬件，因此首先要將目標(biāo)驅(qū)動(dòng)編寫出來，在本系統(tǒng)中需要SPI，USART，單總線，LCD，電阻屏等驅(qū)動(dòng)接口。
第二、裁剪內(nèi)核，將編寫好的底層驅(qū)動(dòng)程序加入到內(nèi)核程序中后，需要通過make menueonfig軟件對(duì)其進(jìn)行配置，將需要的驅(qū)動(dòng)加入到內(nèi)核配置單里，通過make zImage制作出內(nèi)核鏡像。
第三、制作文件系統(tǒng)，利用busybox工具制作文件系統(tǒng)。
第四、將做好的內(nèi)核和文件系統(tǒng)一次燒寫到ARM硬件的對(duì)應(yīng)區(qū)域，開機(jī)成功啟動(dòng)后配置目標(biāo)板的FTP協(xié)議。
第五、編寫任務(wù)程序，利用抽象的底層函數(shù)作為信息交換接口，利用C語言編寫任務(wù)程序，將編寫好的程序利用arm-linux-gcc進(jìn)行相應(yīng)的編譯和連接，將編好的程序通過FTP下載到目標(biāo)板調(diào)試。
(2)系統(tǒng)與任務(wù)構(gòu)架結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)硬件層的驅(qū)動(dòng)編寫到Linux驅(qū)動(dòng)中進(jìn)行相應(yīng)硬件操作，定時(shí)執(zhí)行，系統(tǒng)層和抽象層中將底層的硬件抽象成為接口使用，上層的軟件使用接口操作硬件執(zhí)行任務(wù)。任務(wù)的優(yōu)先級(jí)由右向左依次降低，最頂層的任務(wù)是反饋調(diào)節(jié)任務(wù)位于基本任務(wù)之上。
系統(tǒng)任務(wù)(按照優(yōu)先級(jí)別排列)：
①防盜監(jiān)控②溫度監(jiān)控③濕度監(jiān)控④氣體監(jiān)控⑤光照監(jiān)控⑥排風(fēng)扇加熱⑦電燈喇叭⑧GSM通訊⑨RJ45通訊⑩LCD人機(jī)交互界面。
(3)GSM通訊協(xié)議
GSM采用SAM900A通信模塊，使用短信通信方式，手機(jī)收到短信后通知串口接收數(shù)據(jù)，得到的數(shù)據(jù)編碼方式如下：
在這些短信編碼中，將所需要的內(nèi)容截取下來，便可以識(shí)別。在控制家庭智能終端的過程中所采取的指令方式也是采用編碼方式，其中短信部分編碼定義如下：
[優(yōu)先級(jí)所代表的設(shè)備0-10][監(jiān)控開關(guān)0／1][設(shè)定參數(shù)級(jí)別0-5][是否定時(shí)開啟若不定時(shí)為0否則為分鐘單位的1-255]
其中優(yōu)先級(jí)所代表的設(shè)備就是任務(wù)優(yōu)先級(jí)代碼所代表的設(shè)備，控制開關(guān)將控制對(duì)應(yīng)設(shè)備是否開啟或者關(guān)閉，參數(shù)級(jí)別代表對(duì)應(yīng)設(shè)備對(duì)應(yīng)環(huán)境參數(shù)的控制區(qū)間0最窄5最寬，是否開啟定時(shí)為設(shè)置開啟時(shí)間單位分鐘，若不定時(shí)則為0。
(4)系統(tǒng)安全策略
為避免他人惡意控制家具，在系統(tǒng)中加入了對(duì)應(yīng)的密碼服務(wù)，系統(tǒng)將會(huì)識(shí)別對(duì)應(yīng)的手機(jī)號(hào)，對(duì)應(yīng)的密碼，識(shí)別之后才會(huì)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，否則將會(huì)記錄惡意短信發(fā)送方的手機(jī)號(hào)碼，以備調(diào)查之用。
(5)傳感器反饋控制的通用程序流程圖
在本系統(tǒng)中所使用的傳感器檢測(cè)與反饋調(diào)節(jié)方式是相同的，程序流程圖如圖6所示。系統(tǒng)初始化后，進(jìn)入重復(fù)由優(yōu)先級(jí)從高到低檢測(cè)傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)符合事先所設(shè)定的參數(shù)，那么繼續(xù)測(cè)試下一個(gè)傳感器，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不符合，那么將檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，檢測(cè)是否超過危險(xiǎn)臨界值，若沒有超過就執(zhí)行一般的對(duì)應(yīng)處理反饋交互環(huán)境信息，若超過危險(xiǎn)臨界值就發(fā)短信給予用戶并且咨詢是否報(bào)警等應(yīng)急措施。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/153484.htm
●硬件控制分析：本系統(tǒng)可以使用Linux操作系統(tǒng)下的SHELL命令執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令控制對(duì)應(yīng)的硬件達(dá)到檢測(cè)硬件可行性的目的。采用如輸入：openlight命令控制led的端口輸出高電平驅(qū)動(dòng)三極管，led燈就亮了；Lightoff命令控制led的端口輸出低電平，led熄滅。在此可以檢測(cè)到硬件控制達(dá)到了預(yù)期要求。
●短信收發(fā)數(shù)據(jù)分析：對(duì)于GSM通訊協(xié)議的測(cè)試采取實(shí)際短信功能的測(cè)試，通過手機(jī)發(fā)送如下格式的數(shù)據(jù)：
13995991-為發(fā)送方的手機(jī)號(hào)碼的前8位
2-選定控制對(duì)象為溫度監(jiān)控設(shè)備
3-控制對(duì)象的參數(shù)選擇為適中
200-定時(shí)200分鐘后執(zhí)行
測(cè)試結(jié)果為：在200分鐘后執(zhí)行了對(duì)應(yīng)的操作，原先被關(guān)閉了的溫度傳感器設(shè)備被激活，能夠在一定溫度范圍內(nèi)反饋控制風(fēng)扇吹風(fēng)降溫。
4 后記
本設(shè)計(jì)基于現(xiàn)有市場(chǎng)上智能家庭防盜設(shè)備進(jìn)行再設(shè)計(jì)，并在硬件和程序設(shè)計(jì)上對(duì)現(xiàn)在智能設(shè)備存在的問題進(jìn)行了一些改變，使之更加智能，更加便捷。體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)后備電源及掉電檢測(cè)報(bào)警，更好地防止盜賊進(jìn)行盜竊之前切斷電源。(2)采用Linux操作系統(tǒng)，升級(jí)維護(hù)更加方便快捷。(3)傳感器網(wǎng)絡(luò)中間使用控制中心進(jìn)行定期監(jiān)控。(4)程序上設(shè)計(jì)增加了手機(jī)號(hào)碼校驗(yàn)，更好地防止了盜賊通過短信撤防的手段。(5)具有良好的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，可以在環(huán)境允許的情況下進(jìn)行智能的對(duì)應(yīng)的操作改善當(dāng)前不良環(huán)境。
評(píng)論