【正文】 交叉編譯是在一個宿主機上編譯目標機平臺上要執(zhí) 行得代碼，生成可以再目標機上運行的代碼。 1．選擇 Linux內核源碼并根據應用平臺對源碼做必要的改寫，剪裁驅動，設 計一款適合目標平臺的操作系統；對內核進行選擇、配置和定制，使其能夠正確 運 行于目標系統上。引。本設計的采用以太網芯片 DM9000 和網絡變壓器 HR91 1 103A 組成的功能模塊。2 Ai2 D12 L％ ?rAl3 L^00R?? 3 Ai3 Di3 41 LA00 只 15 2 重 l LO^TAl4 Ai毒 D14 LA00R1e ： 45 LDAT^， e Alj D15 L^00R17 毒 8 A16 LA。 Ai Dl L^∞Ⅺ 23 33 LD^T^2 A2 D 口 LADDR4 22 3S L 隊 T^3 A3 D3 LADDR5 21 33 L 弘 T^? A4 D 年 L^00fⅪ ： O 40 U弘 T^5 A5 蹦 LADDR7 19 ?2 Ln^T^6 A6 D6 LADD 黯 lg 44“弧 T^r A7 D7 L^DDfH 8 30 LDATA$ A8 瑚 LA 口 DRl0 ? 32 LDATPd9 ． ^9 D9 L《罌 R 辯 LDATAl0 5 L《黼 12 5 A18 Dl。本設計 Nor Flash 采用數據寬度為 2*8 位 2M存儲的 AM29LVl60DB型芯片，在本設計中采用的是大 小為 1G，數據寬 度為 8bit的 K968G08作為 Nand Flash。 VSSQ0 VⅨ鹼 l 12 釘 ssQl VDD∞ 撕 艟 VSSQ2Ⅵ擲 5： Vs9 掣 圖 3—7 SDl【 ^M 嵌入式系統通常采用非易失性存儲器 Flash 作為外部存儲， Flash 存儲器有 兩種， Nor F1ash 和 Nand Flash，兩種各具不同的優(yōu)點， NOR Flash 能直接執(zhí) 行指令，讀取速度中等，寫入和擦除速度較慢，數據讀取方式與 SDRAM 相似，因 此微處理器可以像使用 RAM 那樣使用 NOR Flash，存儲在 NOR Flash 中的程序和 數據不必復制 SDRAM即可運行，但是缺陷是， NOR Flash 的運行速度遠不及 SDRAM 快。為了充分發(fā)揮 $3C2440A 強大的數據處理能力， 選用兩片 16 位 HY57V561620T 芯片并行連接，這樣數據寬度擴大一倍，增大了內 存的訪問的速度： SDRAM的接口原理圖如圖 3—7所示。 O 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統的設計與實現 II 一． II怔 GND VCC RESET MR 圖 35 復位電路 RS232串行接口 家庭網關的 RS232串行接口承擔與家庭內網巾 zigbee協調器通信任務。由于系統涉及的器件需要不同電壓， 電源分為三類分別為： 5V、 3． 3V 和 1． 25V 供電，家庭網關 5V 直流供電由外部引 入 220V 交流電轉 5V 直流電供電，本設計中采用深圳德力寶牛產的 DELIPPO 5V2A 型開關電源作為外部輸入電源，該電源外觀小巧，采用寬電壓交流 110—240V 輸入，輸出功率 lOw，完全能滿足系統功率需求。嵌入式系統構建方式如圖 32： i |匝： RJ45 網 [1 L 生 { L 一 J i 麗 l168。 $3C2440A 是一款低功耗，高 性能，小尺寸的微控制器。各電路的功能詳細 概述如下： 1．電源電路為智能網關提供供電電源，電源影響整個系統性能，是系統設計的重 點，通過開關電源接日 常交流 220V 來為系統接入 5V供電，開關電源采購 DELIPPO 5V 一 2A 適配電源， 1． 2V 內核供電， 3． 3V 儲存器及外部 i／ o的供電由處理器外圍 電路變壓提供； 2．家庭網關主控制器為 $3C2440A，作為整個系統的核心組成部分，提供各個模 塊的驅動支持和上層的應用程序，完成通信訪問，遠端家電控制和采集信息顯示 等； 3． Zigbee傳感網絡主要負責數據傳輸，傳輸遠程控制命令，控制家電開啟和關 閉，傳輸傳感器采集的數據等； 4． 6SM 通信模塊用于人體體征偏離正常時，將提醒短信和體征信息發(fā)送到 手機終 端或接收來自遠程的控制家電短信命令等； 5．家電控制控制模塊連接家用電器電源，可以配置家用電源總開關，在安全隱患 或緊急情況發(fā)生時，可通過遠程切斷電源，保證室內人員安全。 圖 31 智能家居系統框架圖 家庭網關硬件由 $3C2440A 微處理器、電源電路、時鐘電路、 GSM通信模塊、 復位電路、串口接口電路、 NAND FLASH、 SDRAM接口等組成：軟件系統由嵌入式 操作系統、嵌入式服務器及．卜層應用程序構成：模塊有家電控制模塊， GSM 通信 模塊，傳感器及 Zigbee傳感網絡紐成。 2． 4 本章小結 本章對系統設計所涉及的主要技術、概念、特點及其應用等做了介紹，主要 內容包含物聯網概念及其應用，嵌入式技術及開發(fā)過程，并對幾種短距無線通信 技術進行比較，最后介紹了 Zigbee技術規(guī)范及其優(yōu)勢。 (2)低功耗： Zigbee 的突出優(yōu)勢是其功耗相當低， ZigBee 節(jié)點數據傳輸率低， 消耗功率相應也較低，其功耗遠小于藍牙和 WiFi 的工作功耗。 2． Zigbee技術 ZigBee即 IEEE 802． 15． 4 協議標準， Zigbee技術是一種應用于短距離、低 數據速率傳輸的無線網絡短距傳輸技術，底層遵循 IEEE802． 15． 4標準規(guī)范，使 用不需頻率使用許可的 2． 4GHz ISM 頻段 (美國 915 MHz和歐洲 868 MHz)。目前發(fā)展成熟的幾大短距無線通信技術主要有 ZigBee， Bluetooth(藍牙 )， IrDA(紅外數據協會 )技術， WiFi技術等，以及 其中發(fā)展成熟 的無線通信技術 WLAN(無線局域網 802． 1 1 系列 )和具有發(fā)展?jié)摿? 的近距離無線技術 UWB(U1tra Wide 幾種無線通信技術的傳輸距離、功耗、成本等的對比數據分析如表 2—1所示。 l 器、操作系統選： 擇 ) l測試 (軟硬件涓； l 試、系統可靠性涓 ! 試 ) ≤耍 i≥歲。 嵌入式系統開發(fā) 嵌入式系統的開發(fā)過程一般包括立項階段，需求分析，設計階段，實現階段， 測試階段，部署階段等。 O 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統的設計與實現 微處理器是嵌入式系統的核心，目前市場上的微處理器有很多種類，如 ARM、 MIPS、 x8 DSP 等不同應用領域的微處理器，其中英國 ARM公司以其獨特的商 業(yè)模式，成為嵌入式微處理器中的佼佼者，目前市場上 95％的手機里面的核心處 理器使用 ARM芯片， ARM在整個手持市場上占有 90％以上的份額 ∞1。 在物流領域，智能倉庫配備了電子標簽、自動輸送線、自動化流程等先進的 倉儲管理及智能化揀選系統，提供倉儲發(fā)貨、應急發(fā)貨、定制包裝貼標、簡加工 等服務幢引。 2． 1． 2物聯網的應用領域 物聯網已經在多個領域得到廣泛應用，目前物聯網在工業(yè)、農業(yè)、物流、 交通、電網、環(huán)保、安防、醫(yī)療、智能家居等領域已經得到一定程度的應用幢引。 物聯網的從提卅到盛行，歷經 20 年左右的時間， 1998 年麻省理工學院首次 提出物聯網構想， 1999 年， Auto—ID 公司存物品編碼， RFID 技術的基礎 I：提出 O 智能 家居家電控制與體征監(jiān)測系統的設計與實現 了物聯網的概念： 20xx 年國際電信聯盟發(fā)布了《 ITU 互聯網報告 20xx：物聯網》 并指出 “物聯網 ”時代的來臨：此后各國相繼對物聯網做出技術規(guī)劃，大力發(fā)展 物聯網；物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業(yè)發(fā)展的第三次浪潮； 現目前的物聯網正如火如荼，美國市場研究公司 ABt Research 發(fā)布統計數據稱， 如今，物聯網上的無線連網設備總數已經超過了 100 億臺，預計 2020年之前會 增加兩倍，達到300 億臺 168?；ヂ摼W是物聯網的核心和 基礎，物聯網是在互聯網基礎上的延伸和擴展而來的網絡：由此可見物聯網仍然 依賴互聯網。用電子標 簽將周圍真實的物體聯結到網上，通過物聯網可以查找出物品 (標簽 )的具體位 置 168。其中感知層由感應器構成，如傳感器、攝像頭、 RFID 標簽、二維 碼標簽、讀寫器等感知設備喁 1。 O 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統的設計與實現 第 2章相關理論和技術 本章將對智能家居系統相關理論和技術進行介紹。 第三章：對智能家居平臺進行搭建，給出家電控制與體征監(jiān)測整體設計框架， 對軟硬件進行選型，并對家庭網關外圍接口進行分析和設計，軟件平臺搭建， UBoot的移植，文件系統移植， linux 內核移植，以及 zigbee 實現家庭內部組 網并闡明了網絡接口協議。綜上所述，智能家居技術完善仍然有很大的上升 窄問。 政府扶持也給國內家電行業(yè)進軍智能家居提供機遇，智能家居在國內一步一 步發(fā)展起來的，逐步被人接受并發(fā)展前來，根據《中國智能家居設備行業(yè)發(fā)展環(huán) 境與市場需求預測分析報告前瞻》分析中國市場擁有 1 億多的潛在智能家居客 戶，1000億元的市場，面對中國龐大的需求市場，預計該行業(yè)將以年均 19． 8％ 的速率增長，在 20xx 年產值達 1240 億元【 121。智能家居在中 國有一個發(fā)展歷程： 20xx 年 ——智能家居作為概念在廣播電臺、電視、報紙和雜志等諸多媒體 的廣泛宣傳，并被人們所接受； 20xx年 ——國內一些機構和公司在一些豪華的公寓和住宅中開始引入一些 國外的系統和產品； 20xx年～ 20xx 年 ——部分高檔、中檔住宅小區(qū)和私人住宅逐步實現一般意 義，卜．的智能化，國外智能家居產品開始進入中國市場，國家智能家庭網絡系統的 各種標準陸續(xù)出臺： 20xx 年～ 20xx 年 ——美歐連網終端電器、設備大量 m現在市場 ． f：，國產智 能家居網絡系統已逐漸成熟，國 j札連網家用電器、設備有相當的規(guī)模； 20xx 年～ 20xx 年 ——國內智能家居技術與歐美國家的差距縮小，智能家庭 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統的設計與實現 產品開始走進普通居民的家居，國內自主研發(fā)產品占據市場大部分市場；國外的 產品占有一席之地【 14】。分析機構 Telsyte 在 “20xx 年澳大利亞智能家居自動化研究 ”(Australia Smart Home Automation Study 20xx)中指出， 20xx 年將從安全設備、監(jiān)控設備、網絡集線器和傳感器設備產生 1． 6億美元的收入，到了 2017 年將會上升到 9． 17 億美元 【 ll39。如微軟公司開發(fā)的 “夢幻之家 ”、摩托羅拉的 “居所之 門 ”、 IBM公司開發(fā)的 “家庭主任 ”等；此外，目韓新等國的龍頭企業(yè)紛紛致力 于家居智能化的開發(fā)，如 LG的 Home Chat、 三星的 Smart Home 等 [4]。比爾．蓋茨 1997 年建成的智能住宅 ，運用高性能的服務器作為管理整個系統 的后臺，具備高速上網的專線，計算機控制所有的門窗、燈具、電器【 71。 基于上述應用需求和背景，本論文在智能家居設計方面，針對兩個部分 —— 家電控制 jf 系統和體征數據采集系統做了進一步研究，改進以往家電控制系統弊 O 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統的設計與實現 端，實現安全有效的控制；體征數據采集系統通過人們起居必備的床為平臺獲取 體征數據，并自動分析異常數據向親人、自己手機或外界發(fā)送提醒短信和體征數 據，也可通過家庭網關用遠程終端查看體征數據。隨著技術進步，這些技術將應用于人們居住環(huán)境的改善和提 高。智能家居 (中央 )控制管理系統、 家居照明控制系統、家庭安防系統是必備系統。智能家居最終目的是讓家庭更安全，更舒適，更方便，更環(huán)保， 更節(jié)能。智能家居系統的原 型出現在 20 世紀 80年代后期的美國，計算機通信技 術快速發(fā)展，被應用在住宅 通信，管理和控制家電，監(jiān)控家居環(huán)境，被稱為稱為 Smart