智能家居主控模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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3 主控模塊的軟件設(shè)計(jì)
3．1 主控模塊的軟件架構(gòu)
智能家居主控模塊要完成4個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)同工作，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，需要4個(gè)軟件模塊分別處理4個(gè)子任務(wù)，主控模塊的軟件架構(gòu)如圖5所示，主任務(wù)協(xié)調(diào)4個(gè)子任務(wù)正常工作。每個(gè)子系統(tǒng)又可以劃分成很多更細(xì)的任務(wù)。如果采用結(jié)構(gòu)化的程序方法，程序設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，系統(tǒng)會(huì)存在很多潛在問題。嵌入式硬件資源日益豐富，成本也較低廉，資源的增強(qiáng)使軟件有更多的資源可以利用。主控模塊的硬件資源非常豐富，軟件系統(tǒng)也非常龐大，軟件系統(tǒng)無法避免在訪問資源時(shí)遇到?jīng)_突、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)交換的問題，所以需要一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理硬件資源，并對(duì)軟件開發(fā)提供良好的基礎(chǔ)環(huán)境，比如：內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理、消息機(jī)制、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)交換、多線程、套接字等。操作系統(tǒng)雖然占據(jù)一定的存儲(chǔ)空間，但是給軟件開發(fā)帶來的便利更加可觀。操作系統(tǒng)采用Linux2．6內(nèi)核。主控模塊沒有特殊的外設(shè)，驅(qū)動(dòng)開發(fā)和內(nèi)核開發(fā)的任務(wù)量就很小。開發(fā)工作主要集中在子系統(tǒng)的任務(wù)開發(fā)和監(jiān)控軟件的開發(fā)上。Linux開發(fā)是在宿主機(jī)上建立交叉編譯環(huán)境，根據(jù)硬件的配置確定編譯選項(xiàng)，編譯后得到Linux的可執(zhí)行映像。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/163429.htm
3．2 主控模塊的主程序
智能控制主控模塊硬件上資源豐富，軟件上有Linux操作系統(tǒng)的支持，主控模塊的軟件開發(fā)運(yùn)用了模塊化思想，模塊的劃分依據(jù)是高內(nèi)聚低耦合，將邏輯上緊密耦合的一組功能劃分為一個(gè)模塊。模塊劃分結(jié)果以數(shù)據(jù)流圖呈現(xiàn)出來。主控模塊的數(shù)據(jù)流圖如圖6所示。安全控制子系統(tǒng)、電器控制子系統(tǒng)和照明控制子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流和控制流，通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街骺啬K，主控模塊的CAN通信監(jiān)控子線程解析CAN網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。接著，主控模塊的數(shù)據(jù)分發(fā)處理器子線程根據(jù)數(shù)據(jù)的類型將數(shù)據(jù)分發(fā)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理程序。處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在界面直觀顯示分析后的信息。
網(wǎng)絡(luò)模塊在邏輯上是一個(gè)獨(dú)立的模塊，在實(shí)現(xiàn)上由于其特殊性是在主控模塊實(shí)現(xiàn)的。遠(yuǎn)程PC通過Internet方式，手機(jī)通過GPRS方式將網(wǎng)絡(luò)流發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊會(huì)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)信息處理模塊處理網(wǎng)絡(luò)流，數(shù)據(jù)處理后或存儲(chǔ)或通過CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)到其它控制子系統(tǒng)。
4 系統(tǒng)的測(cè)試
測(cè)試主控模塊的性能主要體現(xiàn)在通信速度和通信質(zhì)量。為了獲得這些參數(shù)，需要測(cè)試主控模塊和子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸能力。測(cè)試方式是：無競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試；有競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試。測(cè)試指標(biāo)是：傳輸時(shí)間和誤碼率。傳輸200 KB的數(shù)據(jù)量測(cè)試結(jié)果如表1所示。
測(cè)試結(jié)果表明主控模塊和子系統(tǒng)之間的通信比較穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，可以滿足實(shí)時(shí)性要求。測(cè)試中誤碼率很低，一方面說明CAN協(xié)議的穩(wěn)定性；另一方面由于在數(shù)據(jù)測(cè)試中的數(shù)據(jù)量較小，從而出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率就小。
5 結(jié)論
智能家居系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由于控制對(duì)象過多，單個(gè)智能控制系統(tǒng)無法完成控制任務(wù)，需要構(gòu)成一個(gè)家庭控制網(wǎng)絡(luò)。智能控制系統(tǒng)主控模塊在網(wǎng)絡(luò)中起到調(diào)度和協(xié)調(diào)的作用。本文分析了家庭控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，提出了主控模塊的軟硬件模型和設(shè)計(jì)方案，提出了主控模塊和其他功能子系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的一種實(shí)用通信方案。
較其它方案，本方案內(nèi)部采用CAN總線協(xié)議，具有組網(wǎng)方便、性能穩(wěn)定、成本低廉的特點(diǎn)；外部采用TCP／IP協(xié)議，具有遠(yuǎn)程控制能力、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。最后介紹了主控模塊軟件的設(shè)計(jì)和主控模塊和其它功能子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，主控模塊結(jié)構(gòu)合理，和子系統(tǒng)通信能力強(qiáng)，能較好地完成主控模塊和子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)流和控制流的雙向傳輸。
評(píng)論