【正文】 .................................................................................................................... 31 結(jié) 語 .................................................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................... 35 附錄 ........................................................................................................................................... 36 致謝 ........................................................................................................................................... 37 4 第一章 緒論 21世紀(jì)以來，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化技術(shù)取得了更加迅猛發(fā)展并日益滲透到各個領(lǐng)域。 信息家電 信息家電 (Information Appliance，簡稱為 IA)是一種操作簡便、實用性強(qiáng)、具有網(wǎng)絡(luò)信息終端功能的智能化家電產(chǎn)品，是利用計算機(jī)、數(shù)字通信和電子技術(shù)與傳統(tǒng)家電相結(jié)合的創(chuàng)新產(chǎn)品，是為滿足現(xiàn)代家庭需要而設(shè)計的 新型家用電器 . 從技術(shù)角度來看，信息家電是以利用網(wǎng)絡(luò)主動或被動交互信息來完成產(chǎn)品功能為主要特征，它將數(shù)字化技術(shù)引入家用電器、移動通信等設(shè)備，使其成為網(wǎng)絡(luò)終端，進(jìn)而成為信息裝置，用以發(fā)布、獲取和處理信息。由于信息 家電采用了嵌入式技術(shù)，從而降低了應(yīng)用界面的技術(shù)要求，增強(qiáng)了技術(shù)對用戶的透明度，讓用戶在使用時避免了與操作系統(tǒng)的直接接觸，只要通過日常積累起來的經(jīng)驗就能夠很方便的操作這些設(shè)備，減少了人機(jī)之間的技術(shù)障礙，突顯了應(yīng)用功能。 是指只完成某種或某幾種特定的功能。要做到相互通信，信息家電就應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)接入能力。信息家電通過嵌入微處理器，使得用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)獲取直接的、簡單的和安全的信息和服務(wù)。 總的來說，智能家居的基本目標(biāo)是為人們提供一個舒適、安全、方便和高效率的生活環(huán)境，它所要實現(xiàn)的主要功能有 : 對信息家電和其他設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測，如微波爐、洗衣機(jī)、燈光、電動窗簾、防盜報警器、火警檢測器、溫度和濕度控制器、各種手動開關(guān)和遙控器等。 圖 11智能家居基本拓 樸結(jié)構(gòu) 從以上智能家居的結(jié)構(gòu)圖我們可以看到，要實現(xiàn)智能家居，將家居中的信息家電設(shè)備、燈光控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)等連成一體，給家庭信息設(shè)備提供一個統(tǒng)一平臺，要通過該平臺實現(xiàn)家庭信息設(shè)備之間的互連和信息共享、實現(xiàn)家庭 信息設(shè)備與外界的信息交換就必須有一個完善的家庭網(wǎng)絡(luò)。它提供了一 7 個實現(xiàn)家庭信息設(shè)備之間的互連和信息共享、實現(xiàn)家庭信息設(shè)備與外界的信息交換的統(tǒng)一的信息化平臺。低速控制用家庭內(nèi)網(wǎng)。 總的來說，嵌入式系統(tǒng)具有以下特點 ： ① 嵌入式系統(tǒng)“嵌入”到對象的體系中，對對象、環(huán)境和嵌入式系統(tǒng)自身具有嚴(yán)格的要求。 ④ 嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場，就具有較長的生命周期。 主要研究內(nèi)容如下 : (1)智能家居中信息家電的接口定義語言 IAIDL； 在信息家電設(shè)備在被外界識別、理解、使用之前，必須有一種統(tǒng) 一、抽象的語言來進(jìn)行設(shè)備的定義和功能描述 本文通過對信息家電的特點進(jìn)行分 析， 給出了一種針對家庭網(wǎng)絡(luò)中信息家電的接口定義語言。 9 第二章 信息家電接口定義語言 IAIDL 在智能家居中存在著多種不同類型和功能的信息家電設(shè)備，若每種信息家電都按自己的方式來申明其所具有的功能和提供的控制接口，則智能家居系統(tǒng)需要多個解釋模塊來理解各種信息家電 所申明的內(nèi)容，系統(tǒng)的復(fù)雜性也隨之增加。 IAIDL 描述的內(nèi)容 屬性 屬性描述的是設(shè)備的某種特性。例如 :一臺空調(diào)，它的型號、生產(chǎn)廠家等屬性就是不變屬性 。 在 IAIDL中，操作是以類似函數(shù)的方式進(jìn)行表達(dá)，包括 :操作名，功能說明，操作返回值，操作的 參數(shù)數(shù)目、參數(shù)類型和參數(shù)的取 值范圍等。枚舉型的定義是在所有操作定義之前，對某枚舉型類型的使用遵循先定義后使用的原則。” 屬性 ::一卜屬性類型 attribute:“‘”屬性名稱 ’’”， ]屬性值 “。 2 表示可選 3 表示包含了參數(shù)說明 。 7 *表示可重復(fù) 0次或多次 。如果 []內(nèi)包含的關(guān)鍵字是 atttibute,則說明后面表示的是一個屬性 。 En um channel= (CCTV TVB,… …)。 [CONST attribute:‘型號’ ]LC42R35。 [VAR attribute:‘ 開關(guān) ’ ]關(guān) 。 [VAR attribute:‘ 亮度 ’ ]50。 [function:‘ 靜音 ’ references‘ 靜音 ’ ]void mute()。 [function:‘ 設(shè)置頻道 ’ references‘ 頻道 ’ ]void Set Channel(channel name)。該家電的操作共有七個，分別為開關(guān)、設(shè)置靜音、設(shè)置屏顯、設(shè)置音量、設(shè)置亮度、設(shè)置頻道和設(shè)置輸入模式，可見，每種操作對應(yīng)著 一個可變屬性。在 IAIDL基礎(chǔ)上，再應(yīng)用嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制技術(shù)，就可以搭建一個智能家居內(nèi)信息家電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的 C/S控制結(jié)構(gòu)圖如圖 31所示。而家庭網(wǎng)關(guān)在接受到信息家電的注冊請求之后會為該設(shè)備分配一個全局唯一標(biāo)識符，且對該設(shè)備的 IAIDL設(shè)備描述文件進(jìn)行解釋和處理之后，連同該設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)信息一起存入家庭網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)庫中。在其上的嵌入式數(shù)據(jù)庫中，存儲著所有信息家電的注冊信息、狀態(tài)信息及統(tǒng)計信息。 萬能遙控器邏輯結(jié)構(gòu) 萬能遙控器通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到家庭網(wǎng)關(guān)，完成接收家電設(shè)備接口信息、提交服務(wù)請求、接收服務(wù)結(jié)果等功能，以此來實現(xiàn)萬能遙控器管理和控制設(shè)備。 遙控器事務(wù)流程 信息家電萬能遙控器根據(jù)其功能進(jìn)行劃分，可分為信息查詢和設(shè)備控制。家庭網(wǎng)關(guān)在接收并解析數(shù)據(jù)包后，在其嵌入式數(shù)據(jù)庫中完成查詢請求，并將查詢結(jié)果打包返回至萬能遙控器 。其事務(wù)流程圖如圖 34所示。下面詳細(xì)介紹各模塊。 ② SDRAM控制器 。 ⑥ 8通道的 10位 ADC。 2個 SPI接口 。這個工作頻率足以使處理器輕松運行 Linux, Windows CE等操作系統(tǒng)以及進(jìn)行較為復(fù)雜的信息處理。作為一種非易失性存儲器， Flash在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。其原理介紹如下 : S3C2410X 內(nèi)部集成了 NAND Flash控制器，為了支持系統(tǒng)從 NAND Flash中啟動，S3C24l0X內(nèi)部有一塊被稱為“墊腳石” (Steppingstone)的 SRAM緩存。 Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面 : 1功能強(qiáng)大的內(nèi)核，性能高效、穩(wěn)定 、多任務(wù)?，F(xiàn)在， Linux甚至可以在沒有 MMU(內(nèi)存管理單元 )的處理器上運行。 5可裁剪性。 ①進(jìn)程管理。進(jìn)程調(diào)度控制著進(jìn)程對CPU 的訪問。 ②進(jìn)程間通信。此外， Linux還支持 UNIX System V版本中的 3種進(jìn)程間通信機(jī)制 :消息隊列、信號量和共享內(nèi)存 。 MMU的主要作用有兩個方面 :一是提供地址映射 。虛擬文件系統(tǒng)可以分為邏輯文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序兩部分。它是以 BSD為模型而實現(xiàn)的?；?Mini GUI的應(yīng)用程序一般通過 ANSI C庫以及 Mini GUI自身提供的 API來實現(xiàn)自己的 功能 。 MiniGUI中的窗口分為 4類，分別為主窗口、對話框、控件和主窗口的子窗口。每個 MiniGUI應(yīng)用程序都包含一個主事件循環(huán)，它不停地、反復(fù)地檢測是否有 計算機(jī)外設(shè)發(fā)生的事件，例如 :鍵盤的敲擊、觸摸屏上的觸摸等。 ③ 引入圖形抽象層和輸入抽象層 。 ④ 多種控件的支持 。 目前 MiniGUI 支持 IS088591IS0885915, GB2312, GBK,GB18030, BIG5, EUCJP, UNICODE 等字符集，支持等寬點陣字體、變寬點陣字體、 Qt/Embedded 使用的嵌入式字體 QPF, TrueType 以及 Adobe等矢量字體。 ⑦對界面皮膚的支持用戶可通過皮膚支持獲得外觀非常華麗的圖形界面。 藍(lán)牙協(xié)議是藍(lán)牙技術(shù)的核心組成部分，它能使藍(lán)牙設(shè)備之間互相定位并建立連接 。 除此之外，該協(xié)議還包括了主機(jī)控制接口 (HCI )，它屏蔽了底層硬件的差異性，向上層協(xié)議提供一個統(tǒng)一的通信接口。其中， blue zkernel和 blue zfibs實現(xiàn)了圖中 Host Controller Socket Interface 之 間 的 全 部 內(nèi) 容 。在本系統(tǒng)中，信息家電萬能遙控器將作為客戶機(jī)，而家庭網(wǎng)關(guān)作為服務(wù)器。 信息字段 hio域的說明 27 第六章 信息家電萬能遙控器的帶約束的動態(tài)界面布局 信息家電萬能遙控器的主要作用是提供一個前端的圖形用戶界面，以便于用戶的交互操作。 約束 每種信息家電設(shè)備都具有自身的屬性和操作，這是其最基本的兩種特性。 這樣在我們生成帶約束的 GUI 界面時，約束屬性集 (或約束操作集 )所對應(yīng)的控件集仍能在空間分布上保持整體性，而不是離散的，使得界面更加合理化、人性化。 28 4 在具體信息家電設(shè)備的詳細(xì)信息界面上動態(tài)生成控件時，根據(jù)操作的參數(shù)類型、屬性等對象的不同采用不同類別的控件 (如 :若是操作且其參數(shù)類型為整型，則生成一個文本控件和一個滑動條控件，分別對應(yīng)操作的附加信息和參數(shù)值 。在不斷地向界面中放置動態(tài)生成的控件的過程中，若當(dāng)前界面已經(jīng)無法繼續(xù)容納控件時，則在垂直方向上增大界面 (此時 X=A, YB)并生成滾動條，方便用戶瀏覽整個界面。約定 3:凡在具體信息家電設(shè)備的詳細(xì)信息界面上出現(xiàn)的每個屬性對象，都為其生成兩個文本 Text 控件，它們所顯示的內(nèi)容由該信息家電設(shè)備對應(yīng)屬性的名稱和值提供。若不存在，則返回一個從未使用過的行對象。 動態(tài)生成信息家電的類別界面 (或同類信息家電設(shè)備的列表界面 )的主算法描述 ① 、初始化界面對象的所有行對象。 描述 初始化界面對象的所有行對象。 處理非約束操作集 :針對該非約束操作集中的每個操作，按最先選擇策略搜索一個用于放置控件的對象 (為節(jié)省界面資源，填充在操作顯示區(qū)中仟何 允許的位置上 )，放置動態(tài)生成的控件至該行對象中。命令裝配器模塊主要負(fù)責(zé)獲取并識別用戶在界面上的操作，動態(tài)地生成即將發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)或信息家電的命令包 。運行一個進(jìn)程中的多個線程，它 們彼此 32 之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，激活一個線程所花費的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于激活一個進(jìn)程所花費的空間，而且，線程間彼此切換所需的時間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時間。這對圖形界面程序尤其有意義，當(dāng)一個操作耗時很長時，整個系統(tǒng)都會等待這個操作，此時程序不會響應(yīng)鍵塞在一個條件變量上即讓線程進(jìn)入睡眠狀態(tài)。最重要的是，節(jié)省了嵌入式系統(tǒng)的寶 33 貴系統(tǒng)資源，這是利用了線程“輕”的優(yōu)點和條件變量可以避免輪詢的特點。要實現(xiàn)家庭信息化，建立完善的智能家居系統(tǒng)和使用具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的信息家電則是必由之路。 提出了基于 C/S 模式的智能家居信息家電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這是信息家電萬能遙控器存在的系統(tǒng)環(huán)境。 當(dāng)然，由于自身水平、設(shè)備條件、時間有限等原因，本文還有很多值得進(jìn)一步探討、改進(jìn)的地方 : 提出完備的 IAIDL 規(guī)范，使得在信息家電行業(yè)中形成統(tǒng)一的、完備的標(biāo)準(zhǔn)，能夠以該規(guī)范描述所有家電 。 [2]韓江洪，張建軍等 .智能家居系統(tǒng)與技術(shù) [M].合肥 :合肥工業(yè)大學(xué)出版社， . [3]金永權(quán) .嵌入式系統(tǒng)、智能家電及家庭網(wǎng)絡(luò) [J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用， 2021,1(1):1215。劉老師親切的為人、淵博的知識以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度都將激勵我在今后的學(xué)習(xí)和工作中不斷的進(jìn)步。 。 感謝我的