【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PDU 模式 。216。 音頻接口：模擬信號(hào)（麥克風(fēng)，耳麥，免提手柄）。 216。 通訊接口：RS232（指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送）。216。 模塊復(fù)位：采用AT指令或掉電復(fù)位 。216。 串口通訊波特率： 300bps...115kbps 。要實(shí)現(xiàn)發(fā)短信或語(yǔ)音功能主要是通過(guò)開發(fā)板串口發(fā)送AT指令經(jīng)max232把TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平并處理TC35反饋回來(lái)的信息來(lái)進(jìn)行的。 TC35模塊和max232串口轉(zhuǎn)換電路本系統(tǒng)選擇DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器進(jìn)行開發(fā)。DS18B20以超小的體積、超低的硬件開銷，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DS18B20的主要特征和引腳封裝原理圖如下：216。 全數(shù)字轉(zhuǎn)換及輸出。216。 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。216。 測(cè)量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送。216。 不需要外圍任何元件。216。 測(cè)溫范圍55℃~+125℃，℃。216。 工作電壓：3~5V/DC。216。 PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。 DS18B20封裝及原理圖DS18B20引腳功能說(shuō)明如下：（1）DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端。（2）GND為電源地。（3）VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。DS18B20與ARM處理器的接口十分簡(jiǎn)單，只需要將DS18B20的信號(hào)線與控制線的一位雙向端口連接即可。本系統(tǒng)將DS18B20的信號(hào)線與S3C2440的GPE0引腳連接。 DS18B20引腳電路圖 MQ2煙霧傳感器MQ2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ2氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。MQ2的主要特征如下：216。 工作溫度：10℃～+50℃216。 報(bào)警濃度：～%FT216。 工作濕度：10～90%216。 工作電源：12VDC/9VDC216。 信號(hào)輸出：常開/常閉216。 安裝方式：吸頂216。 外殼：阻燃樹脂216。 產(chǎn)品尺寸：直徑105mm 厚度32mm MQ2 引腳接線圖根據(jù)MQ2的工作原理（其電導(dǎo)率隨著氣體濃度的增大而增大，其電阻是電導(dǎo)率的倒數(shù)，所以隨著煙霧濃度的增大其電阻是減小的）并且參考圖MQ2Datasheet上的測(cè)試電路。 (式)光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。光電傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可以用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)等。 本設(shè)計(jì)試圖把光電傳感器安裝在家庭保險(xiǎn)柜或其他重要的財(cái)產(chǎn)出，當(dāng)小偷或其他非家庭主人試圖靠近保險(xiǎn)柜等重要財(cái)產(chǎn)處能自動(dòng)觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警，從而達(dá)到防盜的目的。 光電傳感器引腳圖光電傳感器簡(jiǎn)單易用，當(dāng)檢測(cè)到有障礙物時(shí)會(huì)一直輸出低電平信號(hào)。我們把光電傳感器的輸出引腳接單片機(jī)的EINT5/GPF5中斷引腳，程序中設(shè)定低電平觸發(fā)，當(dāng)有小偷靠近保險(xiǎn)柜或家居其他重要財(cái)產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)能捕捉到這一信號(hào)從而做出反應(yīng)。 ISD1760語(yǔ)音芯片語(yǔ)音報(bào)警部分采用isd1760語(yǔ)音芯片來(lái)完成。ISD1700系列錄放芯片可工作于獨(dú)立按鍵模式和SPI控制模式。芯片內(nèi)有存儲(chǔ)管理系統(tǒng)來(lái)管理多段語(yǔ)音，這樣在獨(dú)立按鍵模式下也能進(jìn)行多段語(yǔ)音錄放。此芯片內(nèi)有振蕩器，可通過(guò)外部電阻來(lái)調(diào)節(jié)其振蕩頻率；還有帶自動(dòng)增益控制（AGC）的話筒運(yùn)放，模擬線路輸入。本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立按鍵模式，連接好電路后給芯片的23腳一個(gè)電平信號(hào)即可播放提前錄好的聲音。圖 isd1760語(yǔ)音芯片接線引腳圖由于家電電器工作電壓是220V，而單片機(jī)工作電壓是5V，因而監(jiān)控家電時(shí)需要引入繼電器。繼電器是一種控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。當(dāng)收到特定的短信要把家電打開時(shí)，MCU通過(guò)打開繼電器給插座上電，即可打開家電，當(dāng)需要關(guān)閉家電時(shí)，也是通過(guò)繼電器關(guān)閉家電。圖 繼電器原理圖ARM是一個(gè)弱電器件,一般情況下它們大都工作在電壓為5V甚至更低、驅(qū)動(dòng)電流在mA級(jí)以下，而要把它的輸出用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制步進(jìn)電機(jī)，很顯然是不可行的。因此，就要設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)銜接，這個(gè)銜接環(huán)節(jié)就是“功率驅(qū)動(dòng)”。一個(gè)典型簡(jiǎn)單的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)就是繼電器的驅(qū)動(dòng)。此處，繼電器驅(qū)動(dòng)含有兩層意思：一是通過(guò)GPIO口對(duì)繼電器本身進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器對(duì)于ARM來(lái)說(shuō)是一個(gè)功率器件；另一個(gè)就是繼電器去驅(qū)動(dòng)其它負(fù)載，比如繼電器可以驅(qū)動(dòng)中間繼電器，也可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，因此繼電器驅(qū)動(dòng)就是ARM與其塔大功率負(fù)載的接口。ARM的I/，直接接上繼電器后電平被拉低，無(wú)法控制繼電器的閉合。三極管具有良好的信號(hào)放大功能，信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管的放大后，再接入繼電器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電路的控制. 軟件系統(tǒng)介紹 幾種嵌入式操作系統(tǒng)的比較目前市場(chǎng)上流行的嵌入式操作系統(tǒng)比較多,下面對(duì)其進(jìn)行性能比較:216。 嵌入式LinuxLinux是1991年由荷蘭人LinusTorvalds發(fā)明的，從誕生到現(xiàn)在的短短幾十年時(shí)間，Linux已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)，不僅在通用操作系統(tǒng)領(lǐng)域與Windows等商業(yè)系統(tǒng)分庭抗?fàn)帲谠谛屡d的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域也獲得了飛速的發(fā)展。嵌入式Linux(EmbeddedLinux)是指對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Limix進(jìn)行小型化裁剪處理后，可固化在存儲(chǔ)器或單片機(jī)中，適合于特定嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合的專用Linux操作系統(tǒng)。商品化嵌入式操縱系統(tǒng)大都沒有公開其核心源代碼[7]，這種源代碼的封閉性大大限制了開發(fā)者的積極性，當(dāng)前國(guó)家隊(duì)研制自主核心源代碼大力支持，為源碼開發(fā)的Linux的推廣提供了廣闊的發(fā)展前景。嵌入式Linux的主要特征如下：（1）高性能、可裁剪的內(nèi)核:其獨(dú)特的模塊機(jī)制使用戶可以根據(jù)自己的需要，實(shí)時(shí)地將某些模塊插入到內(nèi)核或從內(nèi)核中移走，很適合與嵌入式系統(tǒng)的小型化需要。（2）優(yōu)秀的開發(fā)工具:嵌入式Linux提供了一套完整的工具鏈（3）免費(fèi)，開發(fā)源代碼：Linux是開發(fā)源碼的自由操作系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需要方便對(duì)內(nèi)核進(jìn)行修改和優(yōu)化。（4）完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制：Linux 支持所有標(biāo)準(zhǔn)的Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并且很容易移植到嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中。（5）廣泛的硬件支持： 支持x8ARM、MIPS等多種體系結(jié)構(gòu)。（6）軟件資源豐富：幾乎每一種通用程序在Linux上都能找到，從而減輕了開發(fā)的工作量。目前，網(wǎng)絡(luò)上無(wú)論是研究Linux操作系統(tǒng)還是研究嵌入式Linux的開發(fā)團(tuán)隊(duì)都有很多，各種相應(yīng)的程序以及文檔也比較豐富。216。 μC/OS IIμC/OS是美國(guó)人Jean Labrosse 在1992年開發(fā)的一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)[8]，并于1998年推出了它的升級(jí)版本μC/OSII。μC/OSII是一種免費(fèi)、開放源代碼、結(jié)構(gòu)小巧、基于可搶占優(yōu)先級(jí)調(diào)度的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其內(nèi)核提供任務(wù)調(diào)度與管理、時(shí)間管理、任務(wù)間同步與通信、內(nèi)存管理和中斷服務(wù)等功能。μC/OSII主要面向中小型嵌入式系統(tǒng)，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，最小內(nèi)核可編譯至2KB，一般情況下占用10KB數(shù)量級(jí)。它的內(nèi)核本身并不支持文件系統(tǒng)，但它具有良好的擴(kuò)展性能，如果需要的話可以自行加入。由于免費(fèi)、源碼開放、規(guī)模較小，μC/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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。216。 VxWorksVxWorks是美國(guó)WindRiver System 公司開發(fā)的一款嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性，是目前嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中使用最廣泛、市場(chǎng)占有率最高的商業(yè)系統(tǒng)。VxWorks支持各種主流的32位處理器，如X8Motorola MC68xxx、Clodfile、PowerPC、MIPS,ARM等。它基于微內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)、整個(gè)系統(tǒng)有四百多個(gè)相對(duì)獨(dú)立、短小精煉的目標(biāo)模塊組成，用戶可以行剪裁和配置，根據(jù)自己的需要來(lái)選擇適當(dāng)?shù)哪K。VxWorks采用GNU類型的編譯和調(diào)試器，它的大多數(shù)API函數(shù)都是專有的。VxWorks以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中。216。 PalmOS在個(gè)人數(shù)字助理（PDA）市場(chǎng)上，PalmOS全球知名、使用人數(shù)最多的PDA操縱系統(tǒng)。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。，PlamOS逐步鞏固了其在PDA市場(chǎng)上的霸主地位。它的一個(gè)最大的特點(diǎn)就是省電以及系統(tǒng)資源開銷較少，速度也很快，但不支持多線程，長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展受到影響。但由于PalmOS采用開發(fā)式架構(gòu)，全球有很多PlamOS用戶都投入到其軟件開發(fā)工作中，使其應(yīng)用軟件非常豐富，這也成為PlamOS操作系統(tǒng)成功的一個(gè)重要因素之一。216。 Windows CEWindows CE 是微軟公司在嵌入式操縱系統(tǒng)市場(chǎng)上的一個(gè)重要的產(chǎn)品，它是一個(gè)開放的、可升級(jí)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。Windows CE為工作、家庭及其間的任何一部分開啟了動(dòng)態(tài)的、嶄新的開發(fā)遠(yuǎn)景。這個(gè)模塊化、可自訂的作業(yè)系統(tǒng)將Windows平臺(tái)延伸到桌面之外，到達(dá)更小、更機(jī)動(dòng)性、更特別的裝置之上，然而它的Windows血統(tǒng)則確保了它的相容性，并且支援了更廣泛的開發(fā)基礎(chǔ)。目前，網(wǎng)絡(luò)上研究WinCE的開發(fā)團(tuán)隊(duì)越來(lái)越多，其資源也逐漸豐富起來(lái)，可以說(shuō)是新的趨勢(shì)。 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(shí)候，不僅要考慮到對(duì)硬件系統(tǒng)的支持，還要考慮軟件開發(fā)的周期等問題。一般而言，在選擇嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)，可以遵循以下原則[9]。（1）市場(chǎng)進(jìn)入時(shí)間。制定產(chǎn)品時(shí)間表與選擇操作系統(tǒng)有關(guān)系，實(shí)際產(chǎn)品和一般演示是不同的，上市時(shí)間和功能完善同樣重要。Linux出現(xiàn)時(shí)間較早，現(xiàn)成資源較多。（2）可移植性。也就是平臺(tái)無(wú)關(guān)性。當(dāng)進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)時(shí)，可移植性是要重點(diǎn)考慮的問題。良好的軟件可移植性，可以在不同平臺(tái)、不同系統(tǒng)上運(yùn)行，跟操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)。軟件的通用性和軟件的性能通常是矛盾的，即通常以損失某些特定情況下的優(yōu)化性能為代價(jià)。很難設(shè)想開發(fā)一個(gè)嵌入式瀏覽器而僅能在某一特定環(huán)境下應(yīng)用，反過(guò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)產(chǎn)品與平臺(tái)和操作系統(tǒng)緊密結(jié)合時(shí)，往往你的產(chǎn)品的特色就蘊(yùn)含其中。（3）可利用資源。產(chǎn)品開發(fā)不同于學(xué)術(shù)課題研究，它是以快速、低成本、高質(zhì)量的推出適合用戶需求的產(chǎn)品為目的的。集中精力研發(fā)出產(chǎn)品的特色，其他功能盡量由操作系統(tǒng)附加或采用第三方產(chǎn)品，因此操作系統(tǒng)的可利用資源對(duì)于選型是一個(gè)重要的參考條件，Linux和WinCE都有大量的資源可以利用，這是他們被看好的重要原因。其它有些實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)由于比較封閉，開發(fā)時(shí)可以利用的資源比較少，因此多數(shù)功能需要自己獨(dú)立開發(fā)，從而影響開發(fā)進(jìn)度。近來(lái)的市場(chǎng)需求顯示，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)，均要求提供全功能的Web瀏覽器。而這就要求有一個(gè)高性能、高可靠的GUI的支持。（4）系統(tǒng)定制能力。信息產(chǎn)品不同于傳統(tǒng)PC的Wintel結(jié)構(gòu)的單純性，用戶的需求是千差萬(wàn)別的，硬件平臺(tái)也都不一樣，所以對(duì)系統(tǒng)的定制能力提出了要求。要分析產(chǎn)品是否對(duì)系統(tǒng)底層有改動(dòng)的需求，這種改動(dòng)是否伴隨著產(chǎn)品特色。Linux由于其源代碼開放的天生魅力，在定制能力方面具有優(yōu)勢(shì)。（5）成本。成本是所有產(chǎn)品不得不考慮的問題。操作系統(tǒng)的選擇會(huì)對(duì)成本有著重要的影響。Linux免費(fèi)，WinCE等商業(yè)系統(tǒng)需要支付許可證使用費(fèi)，但這都不是問題的答案。成本是需要綜合權(quán)衡以后進(jìn)行考慮的，選擇某一系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)其它一系列的因素產(chǎn)生影響，如對(duì)硬件設(shè)備的選型、人員投入、以及管理和與其它合作伙伴的共同開發(fā)之間的溝通等許多方面的影響。（6）中文內(nèi)核支持。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品必然需要對(duì)中文的支持。由于操作系統(tǒng)多數(shù)是采用西文方式，是否支持雙字節(jié)編碼方式，是否遵循GBK，GB18030等各種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是否支持中文輸入與處理，是否提供第三方中文輸入接口是針對(duì)國(guó)內(nèi)用戶的嵌入式產(chǎn)品的必需考慮的重要因素。智能家居系統(tǒng)并不需要很嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性，而且在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵任務(wù)將可以由可編程器件實(shí)現(xiàn)，僅向系統(tǒng)提供一個(gè)狀態(tài)信息。操作系統(tǒng)的主要目的是方便開發(fā)友好的人機(jī)界面，縮短開發(fā)周期，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)選擇了嵌入式Linux[10]。Linux作為一款開源軟件，具有功能強(qiáng)大，與硬件兼容性好，可任意裁減等諸多特點(diǎn)，同時(shí)在Linux系統(tǒng)下支持很多開源軟件，在一定程度上減小了開發(fā)的難度。在版本方面， linux，該內(nèi)核在原有內(nèi)核的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定程度的裁減，同時(shí)也是專門支持ARM系統(tǒng)芯片的Linux版本，這也為后期的進(jìn)一步裁減做好了鋪墊的工作。在文件系統(tǒng)方面，目前FLASH上常用的文件系統(tǒng)主要有JFFSCRAMFS、YaffsROMFS以及ROMFS等。目前，Mini2440開發(fā)板支持Yaffs2。YAFFS2是第一個(gè)專門為Nandflash存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的嵌入式文件系統(tǒng)，適用于大容量的存儲(chǔ)設(shè)備；并且是在GPL（GeneralPublicLicense）協(xié)議下發(fā)布的，可在其網(wǎng)站免費(fèi)獲得源代碼。CRAMFS文件系統(tǒng)是專門針對(duì)閃存（如NorFlash)設(shè)計(jì)的只讀壓縮的文件系統(tǒng)，采用實(shí)時(shí)解壓縮方式，小巧且速度快。本設(shè)計(jì)采用YAFFS2文件系統(tǒng)，可以讀寫保存。系統(tǒng)主要采用C語(yǔ)言作為基本開發(fā)語(yǔ)言，在嵌入式開發(fā)中，語(yǔ)言的可移植性很重要。因?yàn)長(zhǎng)inux是用C語(yǔ)言編寫的，對(duì)C語(yǔ)言有良好的函數(shù)庫(kù)的支持，其編譯出的代碼精簡(jiǎn)，具有運(yùn)行速度快和對(duì)底層開發(fā)支持好的特點(diǎn)。 本章小