论基于Android和WIFI通信的智能家居系统设计

曹科 石学文

摘 要：结合Android和WIFI通信的智能家居系统的结构以及工作流程，重点就系统中相应的硬件平台设计以及软件流程设计进行有效探讨，希望对于今后全方位来提升智能家居系统控制水平有所帮助。

关键词：Android系统;WIFI通信;智能家居;硬件平台设计;软件设计

在信息化时代背景下，网络信息技术得到飞速发展的机会，计算机技术、通信技术、嵌入式技术等带动着智能家居已经步入我们的日常生活中，其智能化功能则越来越丰富，从单一的防盗报警系统正在朝着网络家电、网络通行、智能安防、视频监控等方向发展，必将更快地推动我国家居智能化的快速发展。

1系统结构和工作流程

结合当前的智能化家居系统进行分析，主要涉及到智能开关、传输设备、移动终端设备以及控制单元等组成内容，其中，移动终端设备则是智能手机，智能开关则是涉及到CPU主控模块、WIFI模块、可控硅开关模块、AC-DC电源模块等组成;家中照明设备则是控制单元;输入设备则为无线路由器。

其中，结合实际的智能家居系统设计方案，选择移动手机中的Android操作系统，在WIFI模塊中则是选择核心部件为CC3000-WG1300M，从而能保障有效接受相应的无线路由器的信息内容，而在CPU模块中选择ARM处理器，则是能够利用SPI串行外部接口与WIFI模块连接，从而能有效结合实际需求来进行WIFI模块信息的读取;另外，AC-DC电源模块则是主要给其他模块进行供电处理，而灯的状态则是通过可控硅开关模块来控制。

结合系统结构布局的情况，工作流程如下，在电源模块供电的情况下，能有效实现CPU主控模块、WIFI模块、可控硅开关模块的供电，在此基础上，用户可结合自身的实际需求，能通过智能手机来进行相关的必要操作，并能实现通过无线路由器来传递命令，而WIFI模块则负责来进行接受相关的路由器传送的资料内容，并按照固定格式进行转换，并能利用SPI串行外部接口给CPU主控模块，从而经过相关的处理运算，并将命令传递给可控硅开关模块，从而能有效对于家庭中的相关电器来进行状态控制。另外，用户借助于按键操作的方式来进行控制电器设备。

2 系统硬件平台设计

2.1 ARM处理器

这里主要选择STM32F103为核心芯片，其属于较为中低端的32位ARM微控制器，相关的工作参数为，主频72 MHz，内置高速存储器，相应能够配置20 kB的SRAM、128 kB的Flash，能具备满足工作要求的I/O端口，以及相关的连接APB总线的外设。

2.2 WIFI模块

在进行W IFI模块的选择中，主要是考虑到无线通信的要求，能实现较好的数据远程传输的无线方案，这里选择CC3000-WG1300芯片，能满足在一定的条件下进行用户串口或TTL电平数据到无线网络的根据需求的转换工作，完全符合设计的相关要求，有助于实现相关的主控制器进行数据处理能力提升。具体来说，此芯片具有高级机密以及安全机制，能够实现标准的无线互联网方位标准。

2.3 EEPROM存储器

用户则是通过EEPROM存储器能够实现更改的只读存储器，在此基础上，就可以来进行擦除及重写处理高于普通电压的情况。相比于EPROM芯片，系统在应用EEPROM的过程中，并不需要取出的情况下就可以有效提出修改方案。

2. 4电源模块

在电源模块的选择过程中，这里则是选择USB-MINI接口，能实现比较好的防误差性，体积小巧轻便，具有较为广泛的应用空间，结合实际需求，还配合使用了能具备热保护、电流限制功能的LM1117低压差电压调节器。在此系统中，通过发挥电压调节器的作用，能满足3. 30 V的固定电压输出的要求。

2. 5  JTAG接口

在进行JTAG接口设置中，则是能够兼容ARM架构处理器的要求，涉及到相应的旁路寄存器、指令寄存器、数据寄存器、测试访问端口TAP控制器等。处理器的每个引脚位置都存在着移位寄存单元，这样就能有效实现逻辑电路和JTAG电路预处理器的有效联系，这样还能实现进行内核逻辑电路和芯片引脚的有效隔离，通过相关的边界扫描单位构成边界扫描寄存器BSR，其则是在进行此接口测试中为有效，而在进行处理器内核正常工作情况下则失去效果。

3软件设计

在进行系统选择方面，这里选择Android操作系统的智能手机为终端平台，并进行相关的开发工作。其中，初始化服务工作则是在上电情况下自动执行工作，能实现板级、CPU的初始化工作。

在完成初始化后，则EEP-ROM中的数据来通过CPU主控模块进行读取，从而有效确定相应的执行动作。这些动作指令情况则是借助于WIFI模块，能有效连接至无线路由器以保障获得有效的IP地址分配，在此基础上，CPU主控模块则对手机端数据包的收取情况进行检测，如果收到数据包基础上，就将前灯状态发送给手机，并能根据实际需求来进行执行开关动作以及设置开关定时，这样有效应答数据包。如果定时到的情况下，则要求执行定时动作。当没有数据包情况下，转向对于可控硅开关定时是否到进行查看，并能继续判断是否受到手机端数据，指导存在开关动作为止。

另外，按键也能具备进行控制灯的开关要求，这样就以为着具有比较高级别的中断优先，从而保障能实现直接化驱使CPU主控模块，通过相关的命令发送来进行可控硅开关的操作，同时，按照WIFI配置来进行相应的动作。

4 结语

从实际的调试结果可以看出，本智能家居系统具有较强的稳定性，能满足在五十米范围内的操作要求，从而有效控制灯泡的点亮以及关闭。用户也能具备直接对于智能开关的操作，满足灯泡的开启和关系。借助于安卓手机的控制，能实现智能化控制家居中智能设备，还能显示其相应的状态。通过分析基于Android和WIFI通信的智能家居系统，能具有一定的智能功能，体现出满足实际需求的良好的移植性、可扩展性，能有效控制家用设备，值得进一步推广应用。在今后的信息化技术的快速发展的背景下，可以逐步深入探讨对家用设备更远距离的控制，以便实现更加舒适的家居生活。

参考文献：

[1] 李爽， 何富贵， 张伟.  基于物联网智能家居门窗控制设计[J]. 无线通信， 2018年第4期：170-183.

[2] 许海龙.  实现一种嵌入式智能家居系统的研究[J]. 电子测试， 2020年第5期：88-90.

[3] 李瑞晟.  基于Android系统的智能家居设计方案[J]. 河南科技， 2015年第24期：16-17.

（曲阜师范大学）