【正文】 ..................674．: .....................................................................................................685．: ........................................................................................................716．: ..................................................................................................727．: .....................................................................................................768．DC : ..........................................................................................779．DC :..............................................................................................78后期開發(fā)文檔 .................................................................................................79英文文獻(xiàn)翻譯 .................................................................................................841 緒論 課題的來源及背景信息技術(shù)的發(fā)展迅速，己深入人類生活的各個領(lǐng)域，并對人類的居住環(huán)境和建筑業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，人們已開始追求充滿信息技術(shù)、安全技術(shù)、高效節(jié)能、并具有豐富人文環(huán)境的綠色住宅。開發(fā)過程中，硬件上以博創(chuàng)公司的 UP2410 開發(fā)平臺為核心，外圍擴展 ZigBee 模塊、GPRS 模塊、語音識別模塊、紅外模塊、傳感器等，配合1：20 比例的家居沙盤模型與宿主 PC 機完成開發(fā)；軟件上基于 內(nèi)核進(jìn)行目標(biāo)機開發(fā)，宿主機使用 Fedora 與 WindowsXP 操作系統(tǒng)、ArmLinux 交叉編譯環(huán)境、 圖形庫、MySql 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)，用到了內(nèi)核的配置編譯與調(diào)試技術(shù)、模塊化驅(qū)動程序的使用、根文件系統(tǒng)的制作等技術(shù)。本系統(tǒng)最大特色在于著眼建立一個以 Inter 網(wǎng)絡(luò)為依托，ZigBee 、藍(lán)牙等近程通信技術(shù)復(fù)合的多層通信結(jié)構(gòu)，其中以嵌入式智能家居主機為中心，其他單片機設(shè)備、嵌入式智能設(shè)備為終端節(jié)點組成一個星型網(wǎng)絡(luò)，再連入 Inter，力求最大化的適應(yīng)智能家居的應(yīng)用需求，最終提供舒適安全、高效節(jié)能、具有高度人性化的生活空間。不斷加快的生活節(jié)奏，使人們有了掌握海量信息的需求，急需有一個方便快捷的系統(tǒng)平臺，把人們從繁重的家務(wù)勞作和繁瑣的家電操作中解放出來，并能自動協(xié)助人們生活的智能化系統(tǒng)，這就是智能家居系統(tǒng)。我國將家庭智能化定義為：利用 4C（即計算機，通訊及網(wǎng)絡(luò)，自控，IC 卡）技術(shù)，通過有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元化信息服務(wù)與管理，物業(yè)管理與安防，住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段，以期實現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境。邏輯功能方框圖如下：嵌入式主機模擬輸入模塊（ A D 及接口電路 ）模擬輸出模塊（ D A 及接口電路 ）溫度傳感器（ 本次設(shè)計未加 ）G P R S 模塊Z i g B e e 模塊圖 21 功能模塊示意圖 硬件方案設(shè)計開發(fā)環(huán)境：1. 博創(chuàng)科技的開發(fā)平臺 UPtech2410s 實驗箱一套；博創(chuàng) UPStar 嵌入式工程師認(rèn)證考試開發(fā)板一套；博創(chuàng)科技 UP2410 開發(fā)辦一套；2. 博創(chuàng) GPRS 模塊一件；3. ZigBee 模塊一套；4. 自制 1：20 比例家居仿真沙盤模型一件；5. 藍(lán)牙模塊；6. IRDA 紅外模塊；7. 攝像頭一件；8. 溫度、濕度傳感器各一件。通俗地講，GPRS 是一項無線高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶通過 GPRS 可以在移 動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā) Email、進(jìn)行 Inter 瀏覽、即時聊天等。智能家居網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量小，無需太大的傳輸速度，家庭中的各種家電設(shè)備多，需要的網(wǎng)絡(luò)容量大，信息的實時性要好，時延要短。方案二：串并行比較型 AD 結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，稱為 Half flash(半快速) 型。大多數(shù) D/A 換器由電阻陣列和 n 個電流開關(guān)(或電壓開關(guān))構(gòu)成。D/A 轉(zhuǎn)換器中有使用恒定基準(zhǔn)電壓的，也有在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號的，后者由于能得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出，因而稱為乘算型 D/A 轉(zhuǎn)換器。方案二：軟件模擬式利用單片機的一個 I/O 引腳,通過軟件對該引腳輸出高低電平來模擬 PWM 波,該方法占用 CPU 的時間較多, 控制軟件較復(fù)雜。沙盤有很多種，有軍用的，有房地產(chǎn)用的，還有城建用的。臺子一般做成臺球桌狀，如果是大型的沙盤，要做成幾個小臺子，拼到一起。用灰色的背膠紙粘成公路，用白色背膠紙刻成公路線標(biāo)粘在上面。泡沫塑料可以用刀片雕刻成假山石的形狀，噴上漆。為了看清內(nèi)部構(gòu)造，外墻一般用透明的有機玻璃板來制作?！?6 嵌入式系統(tǒng)的選擇當(dāng)選定了硬件系統(tǒng)后，為了配合硬件達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)控制要求，對市面上常用的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行分析比較。 開發(fā)環(huán)境的建立配置開發(fā)主機：配置 MINICOM，一般參數(shù)為波特率 115200，數(shù)據(jù)位 8 位，停止位 1，無奇偶校驗，軟硬件控制流設(shè)為無。如果你購買了廠家的仿真器當(dāng)然比較容易燒寫flash 了，但是其中的核心技術(shù)是無法了解的。燒寫內(nèi)核、根文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序。因此網(wǎng)絡(luò)安裝完畢后，應(yīng)立即關(guān)閉防火墻。 我們也可以手工編寫/etc/exports 文件，其格式如下：共享目錄 可以連接的主機（讀寫權(quán)限，其他參數(shù)）例如：/arm2410s .*(rw,sync)表示將本機的/arm2410s 目錄共享給 ip 地址為－ 的所有計算機，可以讀取和寫入。5. 使用聯(lián)入 Inter 網(wǎng)的 PC 機或手持智能設(shè)備控制室內(nèi)開關(guān)信號。在應(yīng)用設(shè)計中，當(dāng) MCU 需要通過串口與模塊進(jìn)行通訊時，可以只用三個引腳：TXD，RXD 和 GND。圖為家庭網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)。通過萬維網(wǎng)，人們只要通過使用簡單的方法，就可以很迅速方便地取得豐富的信息資料。從硬件的角度來看，以太網(wǎng)接口電路主要由 MAC 控制器和物理層接口兩大部分組成。雙積分式也稱二重積分式，其實質(zhì)是測量和比較兩個積分的時間，一個是對模擬輸入電壓積分的時間 T0，此時間往往是固定的；另一個是以充電后的電壓為初值，對參考電源 Vref 反向積分，積分電容被放電至零所需的時間 T1。電壓輸出型D/A 轉(zhuǎn)換器雖有直接從電阻陣列輸出電壓的，但一般采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出。構(gòu)成PWM 的功率轉(zhuǎn)換電路或者采用H橋式驅(qū)動，或者采用 T式驅(qū)動。當(dāng)接通電源時，電動機兩端加上電壓UP，電動機儲能，電流增加，當(dāng)電源中斷時，電樞電感所儲的能量通過續(xù)流二極管VD 繼續(xù)流動，而儲藏的能量呈下降的趨勢。基極的驅(qū)動信號Ub1= Ub2，Ub3=Ub4。TCNTB0amp。cd /root/build_rootfsmkdir rootfscd rootfsmkdir bin dev etc usr lib sbinmkdir usr/bin usr/sbin usr/lib3 交叉編譯 busybox，我們在配置 busybox 的時候是基于默認(rèn)配置之上來配置的；先 make defconfig 就是把 busybox 配置成默認(rèn)，然后再 make menuconfig 來配置busybox。source 這樣就把鏈接庫復(fù)制過來了。關(guān)于 bash 的介紹參考：實驗原理：根據(jù)啟動流程，linux 內(nèi)核啟動的最后要啟動一個用戶進(jìn)程，這個進(jìn)程一般是“init 程序” ，我們也可以自己指定一個進(jìn)程來作為系統(tǒng)啟動的第一個程序。 硬件復(fù)位電路硬件復(fù)位電路由IMP811T 構(gòu)成，實現(xiàn)對電源電壓的監(jiān)控和手動復(fù)位操作。SIM300E通過SIM卡與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)通信,兩者之間的通信可以通過網(wǎng)絡(luò)機制自動完成。4 軟件流程/設(shè)計 開發(fā)流程系統(tǒng)需求分析規(guī)格說明書體系結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件設(shè)計機械系統(tǒng)設(shè)計 軟件設(shè)計系統(tǒng)集成系統(tǒng)測試產(chǎn)品圖 41 軟件開發(fā)流程圖嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程：如圖所示為嵌入式開發(fā)的一般流程，主要包括系統(tǒng)需求分析（要有嚴(yán)格規(guī)范的技術(shù)要求）、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟硬件及機械系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)測試，最終的到最終的產(chǎn)品。，如MCLinux ARMLinux PPClinux等，如果有專門針對所使用的CPU移植好的LINUX操作系統(tǒng)那是比較理想的，下載后再添加特定硬件的驅(qū)動程序，然后進(jìn)行調(diào)試修改，對于帶MMU的CPU可以使用模塊方式調(diào)試驅(qū)動，而對于MCLinux這樣的系統(tǒng)只能編譯內(nèi)核進(jìn)行調(diào)試。 bootloader,從網(wǎng)絡(luò)上下在一些公開源代碼的BOOTLOADER,如UBOOT、BLOB VIVI、 LILO、 ARMBOOT 、REDBOOT等，根據(jù)具體芯片進(jìn)行移植修改。WriteSDIO(data)函數(shù)一次只能發(fā)送8 位的數(shù)據(jù)，所以發(fā)送數(shù)據(jù)時應(yīng)先將數(shù)據(jù)左移兩位，然后先發(fā)送高八位，再發(fā)送低八位數(shù)據(jù)。圖 電源設(shè)計電路 2 GPRS 模塊系統(tǒng)通過GPRS通信主要經(jīng)過兩個階段：S3C2410與SIM300E的通信，SIM300E與GPRS網(wǎng)絡(luò)的通信。嵌入式主機模擬輸入模塊（ A D 及接口電路 ）模擬輸出模塊（ D A 及接口電路 ）溫度傳感器（ 本次設(shè)計未加 ）G P R S 模塊Z i g B e e 模塊圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖其功能模塊硬件框圖如圖51所示。cd /root/build_rootfs/./mkcramfs rootfs 就是我們要燒寫到目標(biāo)板的映像文件8 燒寫 到 2 分區(qū)，啟動開發(fā)板，運行 hello 程序。進(jìn)入鏈接庫目錄cd /usr/local/arm/編寫一個 shell 文件，用于 copy 實際的共享鏈接庫；主修訂版本的符合鏈接；動態(tài)連接器及其符號鏈接到目標(biāo)板根目錄下的 lib（在這里是/root/） 。 linux 內(nèi)核+根文件系統(tǒng)的移植用 busybox 定制一個很小的文件系統(tǒng)，并且運行用戶編譯的 hello(動態(tài)鏈接)。參考：無DMA 模式，divider value＝2。其原理簡單敘述如下：功率電路主要由四個功率晶體管和四個續(xù)流二極管組成。對于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，一般為5kHz 至l2kHz；對于場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，頻率可高達(dá)2OkHz。晶體管的導(dǎo)通時間也被稱為導(dǎo)通角а，若改變調(diào)制晶體管的開與關(guān)的時間，也就是說通過改變導(dǎo)通角а 的大小， 所示，來改變加在負(fù)載上的平均電壓的大小，以實現(xiàn)對電動機的變速控制，稱為脈寬調(diào)制 (PWM)變速控制。大多數(shù)D/A 換器由電阻陣列和n 個電流開關(guān)(或電壓開關(guān))構(gòu)成。在工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集及許多其他領(lǐng)域中，A/D 轉(zhuǎn)換是不可缺少的。無論腳本的目的如何，這些服務(wù)器端的程序通常產(chǎn)生一個HTML 的響應(yīng)來讓瀏覽器可以瀏覽。圖 24 家庭網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu) Web 服務(wù)器原理Web 服務(wù)器也稱為 World Wide Web （環(huán)球信息網(wǎng)）服務(wù)器，主要功能是提供網(wǎng)上信息瀏覽服務(wù)。Zigbee 是一個由可多到 65000 個無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的一個無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的 75m 無限擴展。本擴展模塊需要單獨的 5V/2A 的直流電源供電，經(jīng)過芯片 MIC29302穩(wěn)壓后得到 電壓供給 GPRS 模塊使用。3. 室內(nèi)溫度、濕度控制。當(dāng)將遠(yuǎn)程根用戶當(dāng)作本地根用戶時, 對于操作比較方便,但是安全性較差。雙擊設(shè)備 eth0 的藍(lán)色區(qū)域，進(jìn)入以太網(wǎng)設(shè)置界面。建立應(yīng)用程序的 flash 磁盤分區(qū)，一般使用 JFFS2 或YAFFS 文件系統(tǒng)，這需要在內(nèi)核中提供這些文件系統(tǒng)的驅(qū)動，有的系統(tǒng)使用一個線性 flash（NOR 型）512K－32M，有的系統(tǒng)使用非線性flash（NAND 型）8－512M，有的兩個同時使用，需要根據(jù)應(yīng)用規(guī)劃 flash 的分區(qū)方案。如果不能燒寫自己的開發(fā)板，就需要根據(jù)自己的具體電路進(jìn)行源代碼修改。因此我們采用Linux 操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)過程中一般都采用了“宿主板/目標(biāo)板”開發(fā)模式，即利用宿主機（PC）上豐富的軟硬件資源及良好的開發(fā)環(huán)境和調(diào)試環(huán)境來開發(fā)目標(biāo)板上的軟件，然后通過交叉編譯環(huán)境生成目標(biāo)代碼和可執(zhí)行文件通過串口、以太網(wǎng)接口等方式下載到目標(biāo)板上，完成整個開發(fā)過程。戶型的模型制作起來比大型的沙盤要簡單點。其它的花草可以用干花剪下來染色來制作。如果布局中有水和湖泊，可以用波紋面的有機