【正文】 式，因此很多房地產(chǎn)商會(huì)站在整個(gè) 小區(qū)智能化 的角度來(lái)看待家居的智能化，也就出現(xiàn)了一統(tǒng)天下、無(wú)所不包的智能小區(qū)。歐美由于獨(dú)體別墅的居住模式流行，因此住宅多散布城鎮(zhèn)周邊，沒 有一個(gè)很集中的規(guī)模，當(dāng)然也就沒有類似國(guó)內(nèi)的小區(qū)這一級(jí)，住宅多與市鎮(zhèn)相關(guān)系統(tǒng)直接相連。這一點(diǎn)也可解釋為什么美國(guó)仍盛行 ADSL、 Cable Modem 等寬帶接入方式，而國(guó)內(nèi)光纖以太網(wǎng)發(fā)展如此迅猛。因此歐美 的智能家居獨(dú)立安裝，自成體系。而國(guó)內(nèi)習(xí)慣上已將它當(dāng)作智能小區(qū) 的 子系統(tǒng)考慮，這種做法在前一階段應(yīng)該是可行的，而且是實(shí)用的，因?yàn)橐郧霸O(shè)計(jì)選用的智能家居 功能系統(tǒng) 多是小區(qū)配套的系統(tǒng)。但 智能家居最終會(huì)獨(dú)立出來(lái)成為一個(gè)自成體系和系統(tǒng)，作為住宅的主人完全可以 自由選擇 智能家居系統(tǒng)，即使是小區(qū)配套來(lái)統(tǒng)一安裝，也應(yīng)該可以根據(jù)需要自由選擇相應(yīng)產(chǎn)品和功能、可以要求升級(jí)、甚至你對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)不感興趣，完全可以獨(dú)立安裝一套。 論文主要內(nèi)容 本輪為圍繞著基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居的開發(fā)過(guò)程進(jìn)行論述。主要從軟件方面進(jìn)行詳盡的描述并且涵蓋了硬件的實(shí)施。包括相關(guān)的移植和應(yīng)用技術(shù)。并 且利用了 IP 網(wǎng)和串口進(jìn)行通信。主控部分是建立在操作系統(tǒng)之上，整個(gè)系統(tǒng)采用了 LINUX。 LINUX 是一個(gè)嵌入式平臺(tái)十分優(yōu)秀的操作系統(tǒng)。這要可以保證家居系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。各個(gè)功能模塊采用物聯(lián)網(wǎng)的思想進(jìn)行構(gòu)建。每個(gè)模塊若出現(xiàn)故障不會(huì)對(duì)其他部分造成影響。這樣保證了程序的可運(yùn)行性。 第一章介紹了智能家居的現(xiàn)狀和與當(dāng)今的開發(fā)意義。 2 第二章主要從整體的軟硬件構(gòu)建流程進(jìn)行詳盡的描述。將整體的流程圖與說(shuō)明結(jié)合。從全局觀察本系統(tǒng)的各個(gè)功能以及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。并且將 Linux 和 QT 的移植進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。 第三章從技術(shù)角度將 QT 和 FFMPEG 構(gòu)建的嵌入式播放器進(jìn)行了表述。包括 FFMPEG 及其應(yīng)用庫(kù)的移植，以及介紹了 FFMPEG 的 API 和播放器解碼流程和邏輯結(jié)構(gòu)。 第四章是介紹了安防監(jiān)控系統(tǒng)?；?QtNetwork 和 V4L 的視頻采集傳輸系統(tǒng)。以及其與主控部分的通信。 第五章講述了 QT 的 MVC 結(jié)構(gòu)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)的多功能電子相冊(cè)。 第六章簡(jiǎn)要的講述了電子書的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和原理。 第 七 章簡(jiǎn)明扼要的概括了本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)以及特色。 附錄部分展示了 程序的主要部分源代碼 。 3 第二章 智能家居的總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)核心控制軟件流程及其說(shuō)明 智 能 家 居 核 心 控 制博 創(chuàng) P X A 2 7 0U P S T A R T 2 4 1 0視 頻 監(jiān) 控 模 塊下 位 機(jī)溫 濕 度 采 集門 禁 系 統(tǒng)家 具 設(shè) 備空 調(diào) 系 統(tǒng)I D 卡讀 取 正 確電 燈窗 簾 圖 21 智能家居系統(tǒng)控制流程圖 現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)，對(duì)于室內(nèi)溫度的控制要求比較高，比如夏天的溫度要在 26 攝氏度左右才適合人體。因此我們決定將溫度控制在 25 至 27 攝氏度的范圍內(nèi)。一旦溫度升高，超過(guò)了 27 攝氏度，這時(shí)候空調(diào)將自動(dòng)開啟，進(jìn)行制冷。當(dāng)傳感器溫度在 27 攝氏度以下時(shí)，空調(diào)停止工作。由于空調(diào)對(duì)詩(shī)文的調(diào)節(jié)可能是非線性的。并且傳感器與空調(diào)的位置也可能會(huì)影響對(duì)于室溫的控制。這時(shí)候我們選擇了 25 至 27 攝氏度這個(gè)范圍內(nèi)。避免了受固定數(shù)值的影響。因?yàn)槿绻麑囟仍O(shè) 定為一個(gè)固定的數(shù)值，將可能造成的結(jié)果是空調(diào)一直工作，不斷地調(diào)整溫度，反復(fù)的開關(guān)很可能損害空調(diào)的壽命，并且對(duì)于電力資源的消耗極大 。我們出于對(duì)環(huán)保的高要求考慮進(jìn)行了以上調(diào)整 4 由于現(xiàn)代家居對(duì)于門禁系統(tǒng)有較高的要求，傳統(tǒng)的鑰匙已經(jīng)不再能滿足家庭的需求。因此我們采用了門禁系統(tǒng)。用戶刷卡，然后由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別 ID 卡，是否開門等。門禁系統(tǒng)的核心采用了 AT89S52 單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)傳感器識(shí)別 ID 卡，然后進(jìn)行判斷，如果正確將進(jìn)行開門。如果不正確將保持關(guān)門狀態(tài)。 這使得家庭的安全得到了保障。此智能家居系統(tǒng)不但出于安全性的考 慮增加了安防系統(tǒng)。而且對(duì)于現(xiàn)代家庭的休閑放松還增加了娛樂功能。有嵌入式播放器，電子相冊(cè)，文本閱讀等等功能，并且對(duì)于智能家居的控制系統(tǒng)主題提供了變換功能，不僅可以使用系統(tǒng)默認(rèn)的主題，還可以根據(jù)用戶的個(gè)人喜好，進(jìn)行主題的變換 。 菜 單 欄功 能 欄功 能 選 擇按 鍵功 能 翻 頁(yè)按 鍵選 定 功 能 欄與 當(dāng) 前 功 能 欄號(hào) 相 等返 回 事 件 循 環(huán)與 當(dāng) 前 功 能 欄號(hào) 不 能根 據(jù) 功 能 欄 號(hào)選 擇 顯 示 的 功 能 欄 圖 22 智能家居核心控制軟件流程 Linux 內(nèi)核移植 對(duì)于 PXA270 這樣的基于 ARM10 系列的 CPU 和 S3C2410 這樣基于 ARM9 系列的CPU， 支持內(nèi)存管理單元， 可以采用傳統(tǒng)的 Linux 內(nèi)核， 對(duì)進(jìn)程進(jìn)行保護(hù)，提高了嵌入式系統(tǒng)中多進(jìn)程的保護(hù)能力。使用戶應(yīng)用程序的可靠性得以提高，降低了用戶的開發(fā)難度?，F(xiàn)在的 Linux 版本為 ，最新的內(nèi)核已經(jīng)升級(jí)到 ，本系統(tǒng)采用了 內(nèi)核版本。 所謂 Linux 移植就是把 Linux 操作系統(tǒng)針對(duì)具體的硬件平臺(tái)做必要改寫之后，安裝到該目標(biāo)平臺(tái)使其正確的運(yùn)行起來(lái)。這個(gè)概念目前在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域講的比較多。 其基本內(nèi)容是：獲取某一版本的 Linux 內(nèi)核源碼，根據(jù)我們的具體目標(biāo)平臺(tái)對(duì)這源碼進(jìn)行必要的改寫（主要是修改體系結(jié)構(gòu)相關(guān)部分），然后添加一些 外設(shè)的驅(qū)動(dòng)，打造一個(gè)適合于我們目標(biāo)平臺(tái)的新操作系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)我們目標(biāo)平臺(tái)的交叉編譯，生成一個(gè)內(nèi)核映象 5 文件，最后通過(guò)一些手段把該 映像 文件燒寫（安裝）到我們目標(biāo)平臺(tái)中。而通常對(duì) Linux 源碼的改寫工作難度較大，它要求不僅對(duì) Linux 內(nèi)核結(jié)構(gòu)要非常熟悉，還要求您對(duì)目標(biāo)平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)要非常熟悉。同時(shí)還要求您對(duì)相關(guān)版本的匯編語(yǔ)言較熟悉因?yàn)榕c體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的部分源碼往往是用匯編寫的。所以這部分工作一般由目標(biāo)平臺(tái)提供商來(lái)完成。比如說(shuō)針對(duì)目前嵌入式系統(tǒng)中最流行的 ARM 平臺(tái)，它的這部分工作就是由英國(guó) ARM 公司的工 程師完成的，我們所要做的就是從其網(wǎng)站上下載相關(guān)版本 Linux 內(nèi)核的補(bǔ)丁（ Patch）。把它打到我們的 Linux 內(nèi)核上，再進(jìn)行交叉編譯就行。其基本過(guò)程是這樣的： 1）到 上下載 內(nèi)核及其關(guān)于 ARM 平臺(tái)的補(bǔ)丁。 2）給 打補(bǔ)丁。 3）準(zhǔn)備交叉編譯環(huán)境。交叉編譯環(huán)境工具鏈一般包括 binutils（含 AS 匯編器， LD 鏈接器等）， armlinuxgcc， glibc 等。 4）修改內(nèi)核目錄下的 makefile 文件，主要是以 下幾行： ARCH:=$(shell uname–m | sed –e s/\ */arm/ e s/sa110/arm/)這一行。 ARCH :=改為 ARCH := arm CROSS_COMPILE:= 改為 CROSS_COMPILE= 交叉編譯工具中 armlinux 所在目錄/armlinux 例如： CROSS_COMPILE=/opt/crosstool/armLinux/bin/armlinux 5）此后 就可以進(jìn)行編譯。 6）以上可以使他在目標(biāo)板上跑起 Linux 系統(tǒng)。 有了操作系統(tǒng)對(duì)于 V4L， UDP，無(wú)線網(wǎng)卡等驅(qū)動(dòng)就簡(jiǎn)單了很多。并且多任務(wù)的調(diào)控完全交給了操作系統(tǒng)支配。 QT Embedded 移植 Qt/Embedded 的底層圖形引擎完全依賴于 FrameBuffer，因此在移植時(shí)需考慮目標(biāo)平臺(tái)的Linux 內(nèi)核版本和 FrameBuffer 驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)情況，包括分辨率和顏色深度等在內(nèi)的信息。當(dāng)前嵌入式 CPU 大多內(nèi)部集成 LCD 控制器，并支持多種配置方式。 Qt/Embedded 能夠較好地根據(jù)系統(tǒng)已有 的 FrameBuffer 驅(qū)動(dòng)接口構(gòu)建上層的圖形引擎。 Qt/Embedded 圖 形 引 擎 中 的圖 形 繪制 操 作函 數(shù) 都是 由 源代 碼 目錄 src/kernel/ 中的 6 src/kernel/ 所定義的 QgfxRasterBase 類發(fā)起的聲明。對(duì)于設(shè)備更加底層的抽象描述，則在 src/kernel 目錄 的 Qscreen 類中給予相應(yīng)定義。這些是對(duì) FrameBuffer設(shè)備直接操作的基礎(chǔ)，包括點(diǎn)、線、區(qū)域填充、 alpha 混合和屏幕繪制等函數(shù)均在其中定義實(shí)現(xiàn)。在 FrameBuffer 驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試通過(guò)后，配置 Qt/Embedded的編譯選項(xiàng)，可以保證 Qt/Embedded的圖形引擎正常工作。 Qt/Embedded 中的輸入設(shè)備，同樣分為鼠標(biāo)類與鍵盤類。其中鼠標(biāo)設(shè)備在源碼目錄中的src/kernel/ 中實(shí)現(xiàn)，從該類中又重新派生出一些特殊鼠標(biāo)類設(shè)備的實(shí)現(xiàn)類。當(dāng)然也可以根據(jù)具體的硬件驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的接口，實(shí)現(xiàn)類似的接口函數(shù)。 Qt/Embedded 中對(duì)于鍵盤響應(yīng)的實(shí)際函數(shù)位于 src/kernel/ 中，在 中，定義了鍵盤類設(shè)備接口的基類 QWSKeyboardHandler。具體的鍵盤硬件接口依然要建立在鍵盤驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)上，移植時(shí)需要根據(jù)鍵盤驅(qū)動(dòng)程序從該類派生出實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)鍵盤事件處理函數(shù) processKeyEvent()即可。 Qt/Embedded 內(nèi)部對(duì)于字符集的處理采用了 UNICODE 編碼標(biāo)準(zhǔn)。 Qt/Embedded 同時(shí)支持兩種對(duì)于其他編碼標(biāo)準(zhǔn)（如 GB2312 和 GBK）的支持方式：靜態(tài)編譯和動(dòng)態(tài)插件裝載。通過(guò)配置 文件添加相應(yīng)的編碼支持宏定義，可以獲得其他編碼標(biāo)準(zhǔn)向 UNICODE 的轉(zhuǎn)換支持，從而在 Qfont 類中得以轉(zhuǎn)換與顯示。由于 UNICODE 涵蓋了中文部分，所以 Qt/Embedded對(duì)中文支持也非常好。 安裝交叉編譯工具鏈 。并設(shè)置環(huán)境變量 安裝 QT for ARM ./configure make libs embedded arm xplatform qws/linuxarmg++ qtlibjpeg qtzlib qtlibpng qtfreetype littleendian noqt3support nolibmng nommx nosse nosse2 no3dnow noopenssl nowebkit noqvfb nophonon nonis noopengl nocups noglib noxcursor noxfixes noxrandr noxrender nomake examples nomake tools nomake docs nomake demo D__ARM_ARCH_5TEJ__ 由 于在系統(tǒng)中沒有使用觸摸屏，所以沒有對(duì) tslib 進(jìn)行編譯。而是使用 usb 鼠標(biāo)進(jìn)行控制。這樣觸摸屏與視頻顯示之間的沖突將可以避免。 7 第三章 智能家居多功能娛樂系統(tǒng) 基于 QT和 FFMPEG的嵌入式播放器 FFMPEG 簡(jiǎn)介 FFmpeg 是一個(gè)開源免費(fèi)跨平臺(tái)的視頻和音頻流方案，屬于自由軟件，采用 LGPL 或 GPL許可證（依據(jù)你選擇的組件）。它提供了錄制、轉(zhuǎn)換以及流化音視頻的完整解決方案。它包含了非常先進(jìn)的音頻 /視頻編解碼庫(kù) libavcodec，為了保證高可移植性和編解碼質(zhì)量， libavcodec里很多 codec 都是從頭開發(fā)的。 電影文件有很多基本的組成部分。首先，文件本身被稱為容器 Container，容器的類型決定了信息被存放在文件中的位置。 AVI 和 Quicktime 就 是容器的例子。接著，你有一組流，例如，你經(jīng)常有的是一個(gè)音頻流和一個(gè)視頻流。（一個(gè)流只是一種 想象 出來(lái)的詞語(yǔ)，用來(lái)表示一連串的通過(guò)時(shí)間來(lái)串連的數(shù)據(jù)元 素）。在流中的數(shù)據(jù)元素被稱為幀 Frame。每個(gè)流是由不同的編碼 器來(lái)編碼生成的。編解碼器 描 述了實(shí)際的數(shù)據(jù)是如何被編碼 Coded 和解碼 DECoded的，因此它的名字叫做 CODEC。 Divx 和 MP3 就是編解碼器的例子。接著從流中被讀出來(lái)的叫做包 Packets。包是一段數(shù)據(jù)，它包含了一段可以被解碼成方便我們最后在應(yīng)用程序中操作的原始幀的 數(shù)據(jù)。根據(jù)我們的目的，每個(gè)包包含了完整的幀或者對(duì)于音頻來(lái)說(shuō)是許多格式的完整幀。 FFmpeg 是一個(gè)集錄制、轉(zhuǎn)換、音 /視頻編碼解碼功能為一體的完整的開源解決方案。 FFmpeg的開發(fā)是基于 Linux操作系統(tǒng)，但是可以在大多數(shù)操作系統(tǒng)中編譯和使用。 FFmpeg支持 MPEG、DivX、 MPEG AC DV、 FLV 等 40 多種編碼， AVI、 MPEG、 OGG、 Matroska、 ASF 等 90多種解碼 . FFmpeg 主目錄下主要有 libavcodec、 libavformat 和 libavutil 等子目錄。 其中 libavcodec 用于存放各個(gè) encode/decode 模塊， libavformat 用于存放 muxer/demuxer 模塊， libavutil 用于存放內(nèi)存操作等常用模塊。 FFMPEG 常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有： AVFormatContext 音視頻文件輸入和輸出保存數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu) 8 AVCodecContext 保存 AVCodec 指針和與 codec 相關(guān)的數(shù)據(jù) AVCodec 編解