【正文】 43 煙霧報警模塊功能測試 ....................................... 43 預(yù)防小孩墜樓模塊功能測試 ................................... 44 第 6 章 總結(jié)與展望 ....................................................... 45 總結(jié) ............................................................ 45 展望 ............................................................ 46 致 謝 .................................................................. 47 參考 文獻 ................................................................ 48 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。智能家居系統(tǒng)是利用計算機、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將各種家用設(shè)施通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起，從而為人們提供更為便利舒適的生活 環(huán)境 。 最終 利用 人體紅外傳感器 (infrared sensor)、 GSM 模塊、溫度傳感器 (temperature transmitter)、 光電 傳感器 (photoelectric sensor)，煙霧傳感器 (MQ2)，繼電器等，結(jié)合電路組裝成系統(tǒng)， 實現(xiàn)房屋的遠程監(jiān)控 ，以及保護人員、物體的安全 ，方便用戶隨時在最短的時間內(nèi)了解并掌握房屋情況。它既能給我們營造了溫馨舒適、安全便捷的生活環(huán)境，還能夠?qū)译娫O(shè)備進行實時監(jiān)控以及管理，當家庭安全問題出現(xiàn)后還能及時 給我們相應(yīng)的警報。在我國，智能家居這一概念推廣較晚，約在 90 年代末家居智能化系統(tǒng)才得以進入國內(nèi)，但發(fā)展速度驚人，至今已存在相當數(shù)量的智能化小區(qū)及住宅。 智能家居是現(xiàn)代社會最熱門的話題之一，它的目標是通過網(wǎng)絡(luò)等信息通信技術(shù)手段實現(xiàn)對家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的設(shè)定工作運行，而不論距離的遠近。 它能夠自動控制和管理家電設(shè)備，對家庭環(huán)境的安全進行監(jiān)控報警，并且能夠為【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。 其次是住宅自動化（ Home Automation）階段，這個時期是面向功能的階段，一部分的家庭電器之間形成了簡單的網(wǎng)絡(luò)，主要是為了實現(xiàn)某個特定單一的功能，例如單一的自動抄表功能。它只是采 用計算機系統(tǒng)對大樓的空調(diào)、電梯、照明等設(shè)備進行監(jiān)控，并提供語音通信、電子郵件、情報資料等方面的信息服務(wù)。于此同時，由于技術(shù)的日益標準化，這【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。例如 :微軟公司開發(fā)的“夢幻之家”、摩托羅拉公司開發(fā)的“居所之門”、 IBM 公司開發(fā)的“家庭主任”等均已日趨成穩(wěn)。因為實現(xiàn)同樣的功能， X10 家居控制系統(tǒng)是利用 220v 電力線將發(fā)射器發(fā)出的 X10 信號傳送給接收器從而實現(xiàn)智能化的控制，因此采用這套系統(tǒng)不需要額外的布線，這也是這套系統(tǒng)的最大的一個優(yōu)勢，因為其它系統(tǒng)基本上都需要布低壓線，在墻上或地面開槽、鉆孔，施工難度大、費用高、工期長。 （ 3） 8X 系統(tǒng)（新加坡），該系統(tǒng)采用預(yù)處理總線跟集中控制方式來實現(xiàn)功能。眾所周知，我國的智能化住宅建設(shè)最早起于上海、廣州和深圳等沿海城市，并逐漸向內(nèi)陸發(fā)展 [3]。據(jù)建設(shè)部要求，截止今年，我國將有70%以上的家庭擁有 Inter 入網(wǎng)設(shè)備，大中城市中 50%的住宅要實現(xiàn)智能化。海爾在技術(shù)上同微軟合作，利用微軟的 Windows Me 技術(shù)和海爾的網(wǎng)絡(luò)家電，使“ e 家庭”已具雛形，已推出了網(wǎng)絡(luò)洗衣機、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)微波爐等一系列網(wǎng)絡(luò)家電。 B 系列：遵循 X10 協(xié)議的家庭控制產(chǎn)品，適用于中檔住宅區(qū)。隨著科技的提高，經(jīng)濟的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平的提高，對家居環(huán)境的要求也越來越高，作為家居智能化的核心部分 —— 智能家居控制系統(tǒng)也越發(fā)顯得重要。同時，智能家居控制器可以根據(jù)住戶的要求調(diào)整方案，加強緊急處理，危機救護等急救控制，充分達到只要是“用戶想要的，就是我們追求的”宗旨。最后簡單介紹了本智能家居系統(tǒng)的基本內(nèi)容 和設(shè)計思路。嵌入式處理器的性能得到了顯著地提高，這就為以嵌入式為基礎(chǔ)的智能化家居系統(tǒng)的發(fā)展奠定了硬件基礎(chǔ)，使較復(fù)雜的檢測和識別算法在系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 系統(tǒng)功能需求 分析 （ 1） 能用手機 通過收發(fā)短信的方式 檢測家電，打開、關(guān)閉家電的工作狀態(tài)。 性 能需求 分析 智能家居系統(tǒng) 在正常運行時， 幾乎 每時每刻都在運行， 必須高度重視系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性， 盡量提高系統(tǒng)的容錯能力，同時一定要保證系統(tǒng) 安全，性能良好。對智能家居產(chǎn)品來說，最重要的是應(yīng)立足于客 戶的對家居環(huán)境的具體需求，以實用為核心，摒棄掉那些華而不實的功能。在要求智能家居控制系統(tǒng)方便快捷的同時，還要求產(chǎn)品外觀小、功耗低、成本低和擴展性號的特點。本智能家居系統(tǒng)整 體架構(gòu)框圖如圖 所示。 系統(tǒng)主要硬件介紹 ARM 處理器 嵌入式系統(tǒng)常用的處理器有單片機和 ARM，由于考慮到單片機引腳少、功 能簡單以及后續(xù)學(xué)習(xí)研究等原因，故選擇功能更強大的 ARM 處理器 [6]。它采用了更多的晶體管，能夠達到兩倍以上于 ARM7 處理器的處理能力。 ? FLASH 存儲： ? 256M Nand Flash, 掉電非易失。 ? 標準配置為統(tǒng)寶 真彩 LCD，分別率 240x320，帶觸摸屏。 ? 1 個 USB Host 。 ? 1 個 10 針 JTAG 接口。 ? 1 個可調(diào)電阻，用于 AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換測試。 ? 電源接口 (5V)，帶電源開關(guān)和指示燈。 ? 1 個 40 pin 系統(tǒng)總線接口。 TC35 模塊 TC35 是西門子公司出的一款雙頻 900/1800MHZ 高度集成的 GSM 模塊。 本系統(tǒng)采用 TC35 對家電進行遠程監(jiān)控， TC35 的主要特征如下： ? 信息傳送內(nèi)容：語音和數(shù)據(jù)。 ? 天線：由天線連接器連接外部天線 。 ? 模塊復(fù)位：采用 AT 指令或掉電復(fù)位 。 圖 TC35 模塊和 max232 串口轉(zhuǎn)換電路 溫度傳感器 本系統(tǒng)選擇 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器進行開發(fā)。 ? 先進的單總線數(shù)據(jù)通信。 ? 工作電壓： 3~5V/DC。 （ 3） VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。它可以用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強等。我們把光電傳感器的輸出引腳接單片機的 EINT5/GPF5 中斷引腳，程序中設(shè)定低電平觸發(fā)，當有小偷靠近保險柜或家居其他重要財產(chǎn)時，系統(tǒng)能捕捉到這一信號從而做出反應(yīng)。此芯片內(nèi)有振蕩器，可通過外部電阻來調(diào)節(jié)其振蕩頻率；還有帶自動增益控制（ AGC）的話筒運放，模擬線路輸入。繼電器是一種控制器件。當收到特定的短信要把家電打開時， MCU 通過打開繼電器給插座上電，即可打開家電，當需要關(guān)閉家電時，也是通過 繼電器關(guān)閉家電。此處，繼電器驅(qū)動含有兩層意思：一是通過 GPIO 口對繼電器本身進行驅(qū)動，因為繼電器對于 ARM 來說是一個功率器件；另一個就是繼電器去驅(qū)動其它負載，比如繼電器可以驅(qū)動中間繼電器，也可以直接驅(qū)動接觸器，因此繼電 器驅(qū)動就是 ARM 與其塔大功率負載的接口。嵌入式 Linux(EmbeddedLinux)是指對標準 Limix 進行小型化裁剪處理后，可固化在存儲器或單片機中，適合于特定嵌入式應(yīng)用場合的專用 Linux 操作系統(tǒng)。 （ 4） 完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機制： Linux 支持所有標準的 Inter 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并且很容易移植到嵌入式系統(tǒng)當中。 ? μC/OS II μ C/OS是美國人 Jean Labrosse 在 1992年開發(fā)的一個嵌入式操作系統(tǒng) [8]，并于 1998年推出了它的升級版本μ C/OSII。由于免費、源碼開放、規(guī)模較小，μ C/OSII 不僅在眾多的商業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，而且被大學(xué)所接納，作為教學(xué)用的嵌入式實時操作系統(tǒng)。它基于微內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)、整個系統(tǒng)有四百多個相對獨立、短小精煉的目標模塊組成，用戶可以行剪裁和配置，根據(jù)自己的需要來選擇適當?shù)哪K。它是由 PDA 操作系統(tǒng)開發(fā)的先驅(qū)者 Palm Computing 公司開發(fā)的。 ? Windows CE Windows CE 是微軟公司在嵌入式操縱系統(tǒng)市場上的一個重要的產(chǎn)品，它是一個開放的、可升級的 32 位操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，它可以移植能夠開發(fā)多種企業(yè)和客戶類設(shè)備。 選擇嵌入式操作系統(tǒng)的依據(jù) 在選擇軟件開發(fā)方式和操作系統(tǒng)的時候，不僅要考慮到對硬件系統(tǒng)的支持，還要考慮軟件開發(fā)的周期等問題。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 示是不同的，上市時間和功能完善同樣重要。當進行嵌入式軟件開發(fā)時， 可移植性是要重點考慮的問題。 （ 3） 可利用資源。近來的市場需求顯示，越來越多的嵌入式系統(tǒng)，均要求提供全功能的 Web 瀏覽器。要分析產(chǎn)品是否對系統(tǒng)底層有改動的需求，這種改動是否伴隨 著產(chǎn)品特色。操作系統(tǒng)的選擇會對成本有著重要的影響。國內(nèi)產(chǎn)品必然需要 對中文的支持。 嵌入式操作系統(tǒng)選擇了嵌入式Linux[10]。 在文件系統(tǒng)方面，目前 FLASH 上常用的文件系統(tǒng)主要有 JFFS CRAMFS、 YaffsROMFS 以及 ROMFS 等。 本設(shè)計采用 YAFFS2 文件系統(tǒng)，可以讀寫保存。首先確定了 SAMSUNG 公司的 32 位 RISC 處理器 S3C2440 作為微控制器芯片；其次是介紹本智能家居各模塊所使用到的硬件 設(shè)備 ， 接著介紹幾種嵌入式操作系統(tǒng) 和選擇嵌入式操作系統(tǒng)的依據(jù)， 最后確定了適合 CPU 的最佳嵌入式操作系統(tǒng) 。 在操作終端上創(chuàng)建工作目錄 /opt/FriendlyARM/mini2440，在此終端上解壓安裝源代碼，此次用的是內(nèi)核自帶的內(nèi)核源代碼 : 。 (1)將 復(fù)制到某個目錄下如 tmp\，然后進入到該目錄，執(zhí)行解壓命令： cd /tmp tar xvzf –C / (2) Step2：把編譯器路徑加入系統(tǒng)環(huán)境變量，運行命令 gedit /root/.bashrc 編輯 /root/.bashrc 文件，在最后一行添加： export PATH=$PATH: /opt/FriendlyARM/toolschain/保存退出， 注銷系統(tǒng)后，使設(shè)置生效，重新登錄系統(tǒng) (不必重啟機器，開始 logout 即可 )，在命令行輸入 armlinuxgcc – v，若沒有輸出錯誤信息即表示建立交叉編譯環(huán)境成功。 在嵌入式開發(fā)環(huán)境中，通過 NFS 服務(wù)器，可以把 NFS 作為根文件系統(tǒng)來啟動開發(fā)板，通過使用 NFS 作為根文件系統(tǒng)，不僅使開發(fā)板的“硬盤”變得很大，還可以減少程序燒寫的次數(shù)，提供程序開發(fā)速度 [11]。接著在 Fedora 的終端上運行命令 gedit /etc/exports ，編輯 nfs 服務(wù)的配置文件，添加以下內(nèi)容/opt/FriendlyARM/mini2440/rootfs_qtopia_qt4 * （ rw,sync,no_root_squash ） ，其中/opt/FriendlyARM/**/rootfs_qtopia_qt4 表示 nfs 共享目錄。 （ 2） linux 內(nèi)核，特定于嵌入式平臺的定制內(nèi)核。通過這段代碼實現(xiàn)硬件的初始化，建立內(nèi)存空間的映射圖，為操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好硬件環(huán)境并引導(dǎo)內(nèi)核的啟動。 此次開發(fā)板引導(dǎo)程序用的是 Supervivi，它是友善之臂基于 vivi 改進的一個簡單易用的 Bootloader。 Linux 最早是由芬蘭黑客 LinusTorvalds 為嘗試在英特爾 x86架構(gòu)上提供自由免費的類 Unix 操作系統(tǒng)而開發(fā)的。一個內(nèi)核不是一套完整的操作系統(tǒng)。然后執(zhí)行“ make menuconfig‖，打開內(nèi)核配置界面，配置好內(nèi)核后通過執(zhí)行“ make zImage‖命令編譯內(nèi)核，編譯結(jié)束后【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。在 Linux 中沒有文件系統(tǒng)的話，用戶和操作系統(tǒng)的交互也就斷開了，所有應(yīng)用用戶程序，都沒有辦法運行。根文件系統(tǒng)的基本目錄結(jié)構(gòu)一般包括： /bin， /sbin， /etc， /proc， /dev， /bin， /usr， /lib， /tmp 等，如有需要可再添加。運行根文件系統(tǒng)中的可執(zhí)行程序。 ? /var 存放可變的數(shù)據(jù)，比如 spool目錄（ mail,news）， log 文件，臨時文件。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 下，所以 /tmp 目錄必須存在并可以訪問。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 第 4 章 系統(tǒng)的實現(xiàn) 本智能家居系統(tǒng)分幾個模塊組成： GSM 遠程控制模塊，溫度、煙霧數(shù)據(jù)采集模塊，具有語音提示功能的密碼鎖防盜功能模塊，預(yù)防小 孩墜樓模塊。設(shè)備驅(qū)動程序是 操作系統(tǒng)的一部分，通常運行在內(nèi)核層。 Linux 內(nèi)核本身就是一個單內(nèi)核，具有效率高的優(yōu)點，也具有可擴展性和 可維護性差的缺陷，模塊機