基于Android手持設(shè)備的智能家居遙控系統(tǒng)研制

　　智能手機(jī)軟件啟動(dòng)后，若為首次使用，首先需要刷一下電視機(jī)中的NFC標(biāo)簽或掃描智能電視屏幕上動(dòng)態(tài)生成的二維碼，以獲取智能電視的IP、MAC地址和端口信息。如圖2，以基于NFC的配對(duì)方案為例，智能手機(jī)接近電視中的NFC標(biāo)簽時(shí)，手機(jī)中的NFC讀卡器會(huì)將事先寫入NFC標(biāo)簽中的電視機(jī)的IP、MAC地址信息讀取出來，并通過通用異步收發(fā)傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART)接口將其傳遞給手機(jī)主控芯片。主控芯片獲取該IP和MAC地址信息后，將其存儲(chǔ)在自身存儲(chǔ)區(qū)中。其中，NFC讀卡器可選取德州儀器公司的TRF7970(射頻收發(fā)器)和MSP430(單片機(jī)/基帶控制器)組合。之后智能手機(jī)進(jìn)行Socket初始化并向智能電視對(duì)應(yīng)的IP地址和端口發(fā)送連接請(qǐng)求。智能電視的受控端軟件在指定端口接收到該連接請(qǐng)求后，建立Socket連接。至此，遙控器與智能電視間的初始化綁定配對(duì)過程完成，且建立了封閉的通信連接關(guān)系。此時(shí)遙控器與智能電視之間已經(jīng)通過彼此的MAC地址建立了互為指向的綁定關(guān)系，且可通過MAC地址進(jìn)行設(shè)備的唯一性標(biāo)識(shí)。之后，如果遙控器偵測(cè)到有廣域網(wǎng)連接，則向廣域網(wǎng)云端服務(wù)器(固定IP地址)發(fā)送綁定成功的控制雙方的MAC和IP地址。

2.2 遙控指令處理

　　初始化綁定完成后，遙控器端軟件監(jiān)測(cè)用戶是否按下了在觸摸屏界面上顯示的遙控按鍵，如果有按鍵事件，則將其通過Socket接口發(fā)送至受控端。智能電視進(jìn)入正常播放界面后，受控端軟件在后臺(tái)以Service形式運(yùn)行。受控端軟件監(jiān)聽并接收到來自遙控器端的遠(yuǎn)程控制指令后，解碼并執(zhí)行接收到的遙控指令所對(duì)應(yīng)的操作：比如增大音量、減小音量、調(diào)臺(tái)(頻道+1)、調(diào)臺(tái)(頻道-1)等基本操作?？蛇x的，在執(zhí)行完某指令對(duì)應(yīng)的操作后，受控端軟件向遙控器端發(fā)送該指令的響應(yīng)。遙控器接收到該指令后，結(jié)束本次用戶遙控行為觸發(fā)的軟件流程，回到監(jiān)聽用戶遙控按鍵行為的狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)軟件主流程如圖3所示，受控端軟件主流程如圖4。

2.3 廣域網(wǎng)場(chǎng)景下的遙控

　　如圖1，在廣域網(wǎng)場(chǎng)景下，位于云端的擁有固定IP地址的服務(wù)器負(fù)責(zé)維護(hù)遙控器與受控設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)與綁定配對(duì)關(guān)系列表，該表主要字段包括：發(fā)包設(shè)備的設(shè)備類型(遙控器或受控設(shè)備)、遙控器MAC地址、遙控器IP地址、受控設(shè)備MAC地址、受控設(shè)備IP地址等。云端服務(wù)器基于該列表進(jìn)行遙控指令包的轉(zhuǎn)發(fā)。接收到遙控指令包時(shí)，首先解析提取該包對(duì)應(yīng)的遙控器與受控設(shè)備的MAC地址對(duì)，之后根據(jù)該MAC地址對(duì)確定受控設(shè)備IP地址，并向該IP地址轉(zhuǎn)發(fā)遙控指令包。

3 運(yùn)行結(jié)果

　　如圖5所示，遙控器端軟件正常運(yùn)行時(shí)，在遙控器操控界面共有5個(gè)功能按鍵，分別是“靜音”、“音量+”、“音量-”、“頻道+”、“頻道-”。當(dāng)遙控器端連接好智能電視并需要進(jìn)行功能操作時(shí)，用戶直接點(diǎn)擊相關(guān)按鍵即可。基于國內(nèi)某品牌電視廠商的LED32EC智能電視機(jī)進(jìn)行功能擴(kuò)展與實(shí)驗(yàn)，經(jīng)實(shí)測(cè)，局域網(wǎng)內(nèi)時(shí)延遠(yuǎn)小于1秒，廣域網(wǎng)場(chǎng)景下的時(shí)延受運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)影響，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載正常時(shí)約為2秒左右?；贜FC的配對(duì)綁定操作可在500毫秒時(shí)間內(nèi)完成，大大縮短了傳統(tǒng)遙控器的配對(duì)綁定時(shí)間。

4 結(jié)論

　　本文論述了基于Android智能手持設(shè)備的智能家居遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。所研制遙控系統(tǒng)在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)環(huán)境中分別進(jìn)行了實(shí)測(cè)，功能和綁定、控制時(shí)延等指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。所研制遙控系統(tǒng)較傳統(tǒng)的專用遙控器具有節(jié)省材料、支持多功能多類型智能家居設(shè)備遙控、支持廣域網(wǎng)遠(yuǎn)程遙控、安全便捷的初始化綁定等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于智能電視、智能空調(diào)等智能家居設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控。隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來和Android智能手機(jī)的普及，該系統(tǒng)在智能家居領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]張川. 智能家庭網(wǎng)絡(luò)：技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用實(shí)踐[M]. 北京：人民郵電出版社，2014

　　[2]位恒曦，劉衛(wèi)玲，賀云凱，等. Android平臺(tái)i-Jetty服務(wù)器在智能家居中的應(yīng)用研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2014.1

　　[3]王淼. NFC技術(shù)原理與應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.6：1-10

　　[4]青島東合信息技術(shù)有限公司. Android程序設(shè)計(jì)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2012

　　[5]李佐彬. Android開發(fā)入門與實(shí)戰(zhàn)體驗(yàn)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009

　　[6]賈凡，佟鑫. NFC手機(jī)支付系統(tǒng)的安全威脅建模[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2012, 52(10)：1460-1464

　　[7]ISO/IEC 14443-3, Identification cards - Contactless integrated circuit(s) cards - Proximity cards - Part 3: Initialization and anti-collision[S], 2000.7: 1-37