基于嵌入式arm9的智能家居远程控制系统

2014-10-21林昊然

计算机光盘软件与应用 2014年24期

摘要：随着时代的发展，科学技术的不断进步，智能家居这一概念逐渐兴起。本文提出基于arm9内核的三星S3C2440处理器，结合以Linux系统，Internet技术，在智能家居控制系统器上实现了嵌入式Web服务器、CGI脚本服务体系及后台控制系统，让用户能够在任何可以接入以太网的地方使用用户名和密码登录系统操作系统，实现智能家居的相应功能的智能家居远程控制服务器。

关键词：智能家居；Linux系统；arm9；以太网

中图分类号：TP273.5

随着计算机与嵌入式技术的生活化，各种智能化、信息化的消费电子产品不断涌现。这些家用电器在方便人们的生活，提高人们的生活质量的同时，也提出了一个问题，如何对家庭中越来越多的信息家电进行有效的控制。智能家居是由欧美等发达国家提出的一种概念，旨在将家庭中离散的信息设备连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视控制和家庭事务的管理。随着网络技术和通信技术的不断发展和人们对生活要求的不断提高，实现家庭智能远程控制成为一种趋势，追求精神内涵、安全舒适、便捷智能化和自动化为理想目标。为此，本文提出了一种基于arm9处理器S3C2440的智能家居远程控制系统的设计方法。

1 系统设计

本系统通过多个不同的模块，包括处理器模块、显示模块、存储模块、家电控制模块、安防控制模块、摄像头模块、GPRS模块、蓝牙模块以及以太网接口等[1]。通过这些模块，系统实现了以下与智能家居相关的功能：

（1）家居监控。系统可使用户实时查看家中的温湿度、PM2.5等环境指数。当这些环境指数超出设定的阈值时，系统通过GPRS模块，向用户手机发出短信报警。

（2）远程控制。系统通过家电控制模块，可以让用户对家中的一些家具电器进行控制。

（3）安防功能。可在网络页面上开启视频监控功能，进行实时视频监控，并实现视频存储及移动监测报警，达到安防作用。

（4）门禁功能。可以启用RFID门禁功能作为辅助工具，实现家居的门禁效果。

系统硬件框图如图1所示。

由于篇幅有限，接下来介绍主要功能模块。

1.1 主处理器模块

该模块是整个系统的核心，完成所以接口的调度和事件的处理。主模块选用三星公司开发的一款基于arm920t内核和0.18umCMOS工艺的16/32位RISC微处理器，主频可达500多MHz。具有成本低，功耗低，性能高，接口众多，且其稳定性于可靠性经多年市场的实践，方案成熟，技术支持好。众多的接口令其能轻松完美地驱动系统的各项外设，较高的主频及优秀的CPU及豐富的RAM能令其完美的运行linux系统，完成整体系统的要求。

1.2 通信模

本系统采用以太网接口，GPRS模块，Zigbee模块，蓝牙模块等方式与外界通信。

以太网接口选用DM9000A芯片，与主处理器以16位总线接口相连，可根据需要以单工或全双工模式运行。通过其内部操作时序，可实现系统与以太网的相接。[2-3]

GPRS模块、zigbee模块和蓝牙模块则采用市场上较为成熟的sim900a，cc2530，cc2540等解决方案。这些方案久经市场考验，极为成熟。

1.3 家居外设

本系统采用多项智能家居的外设，如家居控制，环境监控，视频监控等模块。外设与处理器通过can总线，spi总线，USB接口等方式通信[4]。

家居控制模块包括电灯，窗帘，空调等的控制。电灯由继电器控制，服务器记录状态；为了最小程度改变空调结构，系统通过架设红外发射管模拟遥控器。窗帘通过步进电机所转过的角度来控制开闭程度。

环境监控模块则由一系列的传感器构成，如PM2.5传感器，温湿度传感器等。数据一方面上传服务器，可供用户登录查看。另一方面通过阈值监控报警功能，实现安防作用。

视频监控模块采用专用的带USB接口的集成摄像头模块。主机接上大容量的sd卡，能够在用户需要时储存特定时间段的视频，便于日后查看。

2 系统软件设计

整个系统由引导装载程序（U-Boot），设备驱动，嵌入式linux内核以及应用程序组成。这也符合一般嵌入式系统的软件构成[5-6]。

其中，操作系统使用Linux2.6系统内核，应用程序主要包括二个部分：一是是智能家居系统的主应用程序；二是以太网与图形应用界面。