试论基于嵌入式的智能家居系统探究和实现

胡楠 任子真

摘要：智能家居是物联网技术的典型应用领域之一，它将独立家用电器、安防设备连接成一个具有思想的整体，实现家居设备的智能管理和远程监控。本文笔者结合实际经验没救智能家居系统的相关问题展开探讨，希望可以给广大读者提供一些参考。

关键词：嵌入式;智能家居;家用电器

中图分类号：TU855

文献标识码：A

文章编号：1672 - 9129（2018）12 - 0096 - 01

1 智能家居的发展趋势

时间不断的流逝，技术也在不断的更新，智能家居的研究现阶段正处在一个万紫千红的场景。随着市场经济的发展，在市场的引导下智能家居系统会逐渐的向用户需求及用户体验的方向进行发展，用户最为智能家居系统的最终使用者，智能家居的就是未用服务最为开发的宗旨。未来智能家居的发展将具有极大的市场前景，同时也面临着严峻的考验。

2 嵌入式技术的概念

如今，设计人员在设计智能家居系统时，会根据过自己国家的国情与市场需求，而设计系统方案。本文在根据上节的技术方案以及个人水平，所设计系统主要应用了嵌入式技术、ZigBee技术、传感器技术、远程Web控制技术、Qt应用界面等几种技术，主要解决了系统的易扩展性、升级等问题。

在嵌入式系统中，嵌入式处理器是核心，它负责控制和辅助系统的运行。嵌入式处理器由初期的4位机发展到现在深受厂商与开发者喜爱的32位机和64位机。嵌入式处理器一般具备以下四个特点：1）能完成实时多任务、响应中断时间较短;2）具有很强大的存储区保护功能，有利于软件诊断;3）具有以较短的时间开发出满足需要应用的能力;4）功耗角较低，这便可以携带具有嵌入式处理器的设备，如今的手机、笔记本电脑等等。目前常见的嵌入式处理器有x86、PowerPC、MIPS、ARM、sc -400、386EX等。

ARM系列芯片由于其强大的性能与低功耗的特点，如今把持着手机处理器95%以上的市场份额，笔记本处理器20%的市场份额，平板电脑80%的市场份额。本系统设计中，选择ARMCortexA8S5 PV210处理器作为智能网关/中心控制模块的主控处理器。这是因为此ARM处理器与其他系列微处理器相比性价比高、功耗较低、开发厂商较多、开发难度较低、市场份额大，这样便于以后系统软件的升级，不需要为处理器的能不足而担心。

众多的嵌入式操作系统都可以移植进ARM开发板中，主流的嵌入式操作系统有VxWorks、Linux、WinCE、andriod等。在这些系统中，Linux由于其支持众多系列处理器、内核小、完全开源、功能强大、开发者众多、系统运行快速且稳定、可定制性高等特点而受到厂家与开发者的青睐。近几年来Google推出的Andriod系统在手机和平板电脑可谓是大放异彩，在整个手机操作系统中独占鳌头，Andriod是基于Linux内核而定制开发的。因此本文系统中选择Linux作为嵌入式操作系统。

3 智能家居系统应用软件设计探究

3.1 应用程序编写环境。VS2005集成开发工具用于开发智能家居中嵌入式服务端程序及嵌入式操作系统的内核裁剪及定制编译工作。VS2005集成开发工具是应用在Windows窗口平台上的一款窗口界面化的集成开发工具，适合进行应用软件程序的设计与研发使用，而且具有多平台合作开发程序的功能特点。

3.2 智能家居人机接口设计。智能家居人机接口设计是设计用于实现用户通过开发的应用软件实现对整个系统中相应硬件设备的控制，采用MFC开发语言实现应用程序软件界面程序的开发，程序开发的过程下面进行详细的介绍。

打开VS2005集成开发工具，新建MFC应用程序工程文件，用于实现人机接口应用程序的设计。建立新的项目时，对项目自行添加名称和存储位置填写完成后按照软件提示方式實现整个项目工程的搭建，期间在软件开发包支持界面时，将系统平台选项加入进工程文件同时移除pocketpc2003选项。

选择程序软件界面上的下一步按钮，在下一个界面内选择待开发的程序资源种类及采用的编程语言，选择MFC应用设计语言进行程序的设计，在MFC程序设计方式中Applicationtype使用“Dialoghased”设计应用程序的窗口整体界面风格，ResourceLanguage使用“中文（中国）”，用于展示在界面窗口中的语言显示，显示为中文能够更加友好的支持大家对软件的使用，增强软件界面的交互性，其他项目使用默认选项。

待其他选择项都选择好以后，单击Next按钮，根据界面引导完成整个工程

解决方案的建立。项目建成后，它将自动进入IDE环境。

在熟悉开发工具的功能后，开始进行应用程序界面的设计。由于MFC搭建图形界面是具有灵活方便的器件控件库，所以在图形界面设计时通过拖拽控件器件的方式完成，具有信息窗口、报警、家电控制、设置等功能区域组成。界面其他部件通过器件库添加到对话框内完成。对于代码部分进行编写时，只需要通过鼠标点击控件进入代码编辑窗口进行功能代码的编写即可。

3.3 GSM无线数据传输模块。远程数据传输功能主要是借助现有的成俗模块CSM模块，以运营商短消息方式远程异地传递数据信息，从而实现无界限实施报警提醒展示，确保使用者安全使用及时查看异常报，从而实现整个系统中对于传感器信息采集报警及家用电器未关闭等远距离短信报警功能。GSM模块具有高稳定性、高时效性，为智能家居无线数据传输不受地理因素的影响，实现远程家居监控系统和报警信息传输。

3.4 客户端视频监控软件。智能家居客户端程序即计算机端的视频图像监控应用软件的程序设计，Delphi集成开发工具进行代码程序的开发，其由Borland公司研制的用于可视化界面应用程序开发的编程工具。因为其具有强大的库资源使得程序开发速度快、软件人性化更强使用户使用更加便捷，成为主要的客户端开发工具。Delhi与c++一样都是面向对象的编程语言，开发环境与VS2005极具像是都集成了Windows操作系统的界面特点及思想因数。其集成开发工具同样是具有丰富的控件库，用户可以通过选取器件迅速搭建及实现应用程序的开发。所以PC端视频应用程序使用Delphi编程语言实现应用软件的设计。

在TCP/IP网络中的客户终端，网络通信是通过Delphi中的TCP控制。TCPCLient控制是完成这个操作所需的步骤为：（1）建立与智能家居嵌入式服务端之间的数据传递通道。（2）实现为嵌入式服务端传输数据信息及建立数据轮询通信机制。（3）在整个视频数据信息传输完成后客户端网络传输完成，结束本次数据通信过程。

3.5 家电控制及传感器模块。传感器实现报警信息采集后使用标准串口单元为嵌入式核心控制器传送数据信息，数据信息的传输单元为字节，嵌入式核心处理对数据接收处理后通过另外一个串口单元为无线通信模块发送短信编码信息，实现远程手机短信报警;对于家电设备的控制过程是嵌入式核心处理器与家电控制模块的单片机核心处理器之间使用标准串口进行连接，二者定义自己的私有通信协议后使用串口传输字符型数据信息，然后处理器在接收到数据信息后进行分析处理，根据数据信息的内容和要求打开相应的LED，以表示对应的家电的电源的打开，从而实现对家电设备的控制操作。

以上笔者基于嵌入式的概念，对基智能家居系统的软件系统设计与实现进行了分析，由于本人阅历有限，分析中可能存在很多不足之处，在未来的工作学习中会继续不断完善。