【正文】 ra 。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)。因為Linux是用C語言編寫的，對C語言有良好的函數(shù)庫的支持，其編譯出的代碼精簡，具有運行速度快和對底層開發(fā)支持好的特點。本設計采用YAFFS2文件系統(tǒng)，可以讀寫保存。YAFFS2是第一個專門為Nandflash存儲器設計的嵌入式文件系統(tǒng)，適用于大容量的存儲設備；并且是在GPL（GeneralPublicLicense）協(xié)議下發(fā)布的，可在其網(wǎng)站免費獲得源代碼。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。Linux作為一款開源軟件，具有功能強大，與硬件兼容性好，可任意裁減等諸多特點，同時在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。操作系統(tǒng)的主要目的是方便開發(fā)友好的人機界面，縮短開發(fā)周期，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。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等各種國家標準，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國內用戶的嵌入式產(chǎn)品的必需考慮的重要因素。（6）中文內核支持。Linux免費，WinCE等商業(yè)系統(tǒng)需要支付許可證使用費，但這都不是問題的答案。成本是所有產(chǎn)品不得不考慮的問題。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。信息產(chǎn)品不同于傳統(tǒng)PC的Wintel結構的單純性，用戶的需求是千差萬別的，硬件平臺也都不一樣，所以對系統(tǒng)的定制能力提出了要求。而這就要求有一個高性能、高可靠的GUI的支持。其它有些實時操作系統(tǒng)由于比較封閉，開發(fā)時可以利用的資源比較少，因此多數(shù)功能需要自己獨立開發(fā)，從而影響開發(fā)進度。產(chǎn)品開發(fā)不同于學術課題研究，它是以快速、低成本、高質量的推出適合用戶需求的產(chǎn)品為目的的。很難設想開發(fā)一個嵌入式瀏覽器而僅能在某一特定環(huán)境下應用，反過來說，當產(chǎn)品與平臺和操作系統(tǒng)緊密結合時，往往你的產(chǎn)品的特色就蘊含其中。良好的軟件可移植性，可以在不同平臺、不同系統(tǒng)上運行，跟操作系統(tǒng)無關。也就是平臺無關性。Linux出現(xiàn)時間較早，現(xiàn)成資源較多。（1）市場進入時間。 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。這個模塊化、可自訂的作業(yè)系統(tǒng)將Windows平臺延伸到桌面之外，到達更小、更機動性、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。 Windows CEWindows 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)和客戶類設備。但由于PalmOS采用開發(fā)式架構，全球有很多PlamOS用戶都投入到其軟件開發(fā)工作中，使其應用軟件非常豐富，這也成為PlamOS操作系統(tǒng)成功的一個重要因素之一。PlamOS逐步鞏固了其在PDA市場上的霸主地位。 PalmOS在個人數(shù)字助理（PDA）市場上，PalmOS全球知名、使用人數(shù)最多的PDA操縱系統(tǒng)。VxWorks以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中。它基于微內核的體系結構、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。 VxWorksVxWorks是美國WindRiver System 公司開發(fā)的一款嵌入式實時操作系統(tǒng)具有良好的可靠性和卓越的實時性，是目前嵌入式系統(tǒng)領域中使用最廣泛、市場占有率最高的商業(yè)系統(tǒng)。由于免費、源碼開放、規(guī)模較小，μC/OSII不僅在眾多的商業(yè)領域中獲得了廣泛的應用，而且被大學所接納，作為教學用的嵌入式實時操作系統(tǒng)。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、結構簡潔、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點，最小內核可編譯至2KB，一般情況下占用10KB數(shù)量級。 μC/OS IIμC/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μC/OSII。目前，網(wǎng)絡上無論是研究Linux操作系統(tǒng)還是研究嵌入式Linux的開發(fā)團隊都有很多，各種相應的程序以及文檔也比較豐富。（5）廣泛的硬件支持： 支持x8ARM、MIPS等多種體系結構。（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，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)自己的應用需要方便對內核進行修改和優(yōu)化。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，當前國家隊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)在的短短幾十年時間，Linux已經(jīng)發(fā)展成為一個功能強大、設計完善的操作系統(tǒng)，不僅在通用操作系統(tǒng)領域與Windows等商業(yè)系統(tǒng)分庭抗爭，而在在新興的嵌入式操作系統(tǒng)領域也獲得了飛速的發(fā)展。ARM的I/，直接接上繼電器后電平被拉低，無法控制繼電器的閉合。一個典型簡單的功率驅動環(huán)節(jié)就是繼電器的驅動。圖 繼電器原理圖ARM是一個弱電器件,一般情況下它們大都工作在電壓為5V甚至更低、驅動電流在mA級以下，而要把它的輸出用于一些大功率場合，比如控制步進電機，很顯然是不可行的。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。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）之間的互動關系。圖 isd1760語音芯片接線引腳圖由于家電電器工作電壓是220V，而單片機工作電壓是5V，因而監(jiān)控家電時需要引入繼電器。此芯片內有振蕩器，可通過外部電阻來調節(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。ISD1700系列錄放芯片可工作于獨立按鍵模式和SPI控制模式。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。 本設計試圖把光電傳感器安裝在家庭保險柜或其他重要的財產(chǎn)出，當小偷或其他非家庭主人試圖靠近保險柜等重要財產(chǎn)處能自動觸發(fā)語音報警，從而達到防盜的目的。光電傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。 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（其電導率隨著氣體濃度的增大而增大，其電阻是電導率的倒數(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上的測試電路。 安裝方式：吸頂216。 工作電源：12VDC/9VDC216。 報警濃度：～%FT216。MQ2的主要特征如下：216。MQ2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。本系統(tǒng)將DS18B20的信號線與S3C2440的GPE0引腳連接。（3）VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 DS18B20封裝及原理圖DS18B20引腳功能說明如下：（1）DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端。216。216。216。216。216。216。DS18B20的主要特征和引腳封裝原理圖如下：216。 TC35模塊和max232串口轉換電路本系統(tǒng)選擇DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器進行開發(fā)。 串口通訊波特率： 300bps...115kbps 。 模塊復位：采用AT指令或掉電復位 。 通訊接口：RS232（指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送）。 音頻接口：模擬信號（麥克風，耳麥，免提手柄）。 短信息：MT, MO, CB 和 PDU 模式 。 天線：由天線連接器連接外部天線 。 SIM 卡連接方式： 外接 。 頻段：雙頻GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+) 。 電源：單電源 ～ 。 信息傳送內容：語音和數(shù)據(jù)。在遠程監(jiān)控和無線公話以及無線POS終端等領域您都能看到TC35無線模塊在發(fā)揮作用。 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。 操作系統(tǒng)支持：n + +(獨創(chuàng)雙圖形系統(tǒng)共存，無縫切換) 。 規(guī)格尺寸：n 100 x 100(mm) 。n 1個40 pin 系統(tǒng)總線接口。216。216。n 電源接口(5V)，帶電源開關和指示燈。n mm間距20pin 攝像頭接口。n 1個可調電阻，用于AD模數(shù)轉換測試。n 6 USER buttons(帶引出座) 。n 。n 1個SD卡存儲接口。n 1個USB Host 。 接口和資源：n 1個100M以太網(wǎng)RJ45接口(采用DM9000網(wǎng)絡芯片) 。n 真彩LCD，分別率240x320，帶觸摸屏。 LCD顯示：n 板上集成4線電阻式觸摸屏接口，可以直接連接四線電阻觸摸屏， 支持黑白、4級灰度、16級灰度、256色、4096色STN液晶屏。n 在板2M Nor Flash，掉電非易失，已經(jīng)安裝BIOS。216。216。 開發(fā)板硬件資源開發(fā)板的硬件資源包括：216。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。隨著電子技術的發(fā)展，ARM處理器經(jīng)歷了包括ARMARMARM11等在內的多個發(fā)展階段，不斷成熟的ARM處理器的應用必將為嵌入式的發(fā)展帶來新的活力，是更高端的產(chǎn)品應用成為可能。在實際開發(fā)中先在ARM Linux中編寫每個模塊的驅動程序，編譯加載驅動后應用層方能操作硬件模塊，手機通過收發(fā)短信的方式通過應用層程序與硬件模塊通信達到控制硬件的目的。各個模塊相互獨立，某個模塊出現(xiàn)故障不影響其他模塊運行。本系統(tǒng)主要針對用戶家庭內部進行遠程控制，主要實現(xiàn)的功能有：通過遠程監(jiān)控家電運行情況、通過溫度、煙霧傳感器檢測家居溫度、空氣質量的情況，通過光電傳感器監(jiān)控家庭重要財產(chǎn)，具有防火防盜的功能。根據(jù)目前國內外智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，人們不僅關注家居內部控制，更加注重對家用電器內部情況進行遠程實時監(jiān)控。同時還要充分考慮到用戶體驗，注重操作的便利化和直觀性，注重完美的圖形化控制界面。 系統(tǒng)設計的原則智能家居又稱智能住宅，它的最基本目的是為人們提供一個舒適、安全、高效、方便、實用的生活環(huán)境。 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。（3）能實時測量家居內溫度、煙霧情況，當室內煙霧濃度偏高時，系統(tǒng)可以打開室內抽風機把室內有害氣體抽出室外，當室內煙霧濃度過高，系統(tǒng)啟動火災報警模塊，提示家居主人預防火災的發(fā)生。 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、關閉家電的工作狀態(tài)。同時智能化家居的概念也更加明確，相關的智能化技術得到了顯著地發(fā)展，使開發(fā)能獲得大量先進的資料。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的智能化家居系統(tǒng)的發(fā)展奠定了硬件基礎，使較復雜的檢測和識別算法在系統(tǒng)中得到應用。第2章 系統(tǒng)的總體方案設計 系統(tǒng)需求分析針對國內市場的實際情況分析，消費者對遠程抄表和物業(yè)管理興趣索然，但是對家電控制、家居安防報警網(wǎng)絡卻情有獨鐘，所以目前眾多企業(yè)都往這一方向發(fā)展。 本章小結本章主要分析了智能家居的研究背景，以及國內外的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，以及智能家居平臺系統(tǒng)的技術特點。同時，智能家居控制器可以根據(jù)住戶的要求調整方案，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。 智能家居控制器可以為系統(tǒng)提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒庸?jié)約不必要的能耗。隨著科技的提高，經(jīng)濟的發(fā)展，人們的物質生活水平的提高，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。國內各大軟、硬件機構正在積極的研制、開發(fā)更為符合市場的智能化家居設備，以解決當前智能化產(chǎn)品實用性差、使用復雜及產(chǎn)品價格昂貴等缺點，而技術創(chuàng)新性也逐步向國際先進水平靠攏，這樣的未來值得期待。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)。產(chǎn)品以功能模塊開發(fā)為主，基于國外成熟的智能家居標準之上。海爾在技術上同微軟合作，利用微軟的Windows Me技術和海爾的網(wǎng)絡家電，使“e家庭”已具雛形，已推出了網(wǎng)絡洗衣機、網(wǎng)絡冰箱、網(wǎng)絡空調、網(wǎng)絡微波爐等一系列網(wǎng)絡家電。我國的智能家居相對于國外起步較晚， 尚未形成一定的國家標準。隨著信息化走進了千家萬戶，由國家經(jīng)貿委牽頭成立了家庭信息網(wǎng)絡技術委員會，而信息網(wǎng)絡技術體系研究及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)被列為了國家技術創(chuàng)新的重點專項計劃。在97香港回歸之際，在建設部“97跨世紀住宅小區(qū)案競賽活動”中，上海中皇廣場被建設部科技委員會列為全國首家“智能住宅示范工程”，揭開了全國智能小區(qū)發(fā)展的序幕。 國內的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀90年代后期，我國的智能小區(qū)日益興起。它的優(yōu)點在于利用的產(chǎn)品對系統(tǒng)進行擴展，系統(tǒng)較為成熟，比較適合中國國情。但由于其工程要求復雜嚴苛，并且價格較高，因此一直無法打開國內市場。但由于缺乏在國內市場推廣的條件且價格昂貴，該系統(tǒng)在國內應用極少。這套系統(tǒng)的功能較為強大，與其它家居控制系統(tǒng)如ABB、C_BUS等比起來更容易接收，使用也相對簡單。此外，日韓新等國的龍頭企業(yè)紛紛致力于家居智能化的開發(fā)，對家居市場更是躍躍欲試。近年來，以美國微軟公司及摩托羅拉公司等為首的一批國外知名企業(yè)，先后擠身于智能家居的研發(fā)中。于此同時，由于技術的日益標準化。2003年，網(wǎng)