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1、新疆工程学院毕业设计新疆工程学院毕 业 论 文题 目: 嵌入式式系统在智能能家居 中的应用用 院(系): 计算算机工程系 专业年级 : 通通信技术100-02 姓 名 : 魏文文华 学 号 : 200102300083 指导教师 : 贾勇 2013年044月1741论文题目：嵌入入式系统在智智能家居中的的应用专 业：通信技术毕 业 生：魏魏文华 （签签名） 指导老师：贾勇勇 （签名） 计算机工程程 系毕毕业答辩情况况记录表答辩人姓名魏文华班 级通信10-022专 业通信技术设计题目嵌入式系统在智智能家居中的的应用指导老师贾勇答辩日期2013年 44 月 177 日答辩时间时 分 时 分自述回答
2、问题 小结 答辩组长： 年年 月 日新疆工程学院毕业设计（论文文）评定意见见书设计（论文）题题目：嵌入式式系统在智能能家居中的应应用专 题： 设 计 者：姓姓名 魏魏文华 专业 通信技技术 班级级 通信110-02 设计时间： 年 月 日日 年 月 日指导教师：姓名名 职职称 单单位 评 阅 人：姓姓名 职称 单单位 评定意见：评定成绩：指导教师（签名名）： 年 月月 日评阅人（签名）： 年年 月 日答辩委员会主任任（签名）： 年年 月 日新疆工程学院毕业设计（论文文）任务书一、 题目：嵌入式系系统在智能家家居中的应用用二、 指导思想和目的的：三、 设计任务或主要要技术指标：四、 设计进度与要
3、求求：五、 主要参考书及参参考资料：专业班级： 学生： 指指导教师： 年 月月 日教研室主任（签签名）： 系（部部）主任（签签名）： 年 月 日日摘 要智能家居，又称称智能住宅。它是以住宅宅为平台，兼兼备建筑、网网络通信、信信息家电、设设备自动化，集集系统、结构构、服务、管管理为一体的的高效、舒适适、安全、便便利、环保的的居住环境。与与智能家居的的含义近似的的还有家庭自自动化、电子子家庭、 数数字家园、网网络家居,智智能家庭/建建筑等。智能能家居也可以以定义为一个个系统。利用用计算机技术术、网络通讯讯技术、综合合布线技术、将将与家居生活活有关的各种种子系统，有有机地结合在在一起，通过过统筹管理
4、，让让家居生活更更加舒适、安安全、有效。本设计是基于AARM9的智智能家居监控控模块设计与与实现，我们们采用ARMM9 内核的S3C24100处理器为控控制芯片，将软件下载载到硬件平台台来对家电进进行本地和远远程控制。硬硬件系统主要要有GSM通讯模模块和ARMM9系统板两两个部分组成成。而系统软软件主要完成成各个模块之之间交互通信信的功能。关键词：ARMM9；智能家居；远程控制目 录1 绪论11.1 目的与与意义11.2 研发背背景21.2.1 ARM介绍绍21.2.2 嵌入式Linnux介绍21.2.3 GSM介绍绍32嵌入式系统开开发概述52.1 嵌入式式系统概述52.2 嵌入式式系统的特
5、点点52.3 嵌入入式系统的基基本组成72.3.1 嵌入式处理理器72.3.2嵌入入式外围设备备82.3.3嵌入入式软件82.3.4 嵌嵌入式操作系系统83 智能家居居概述93.1 研究背背景93.2.研究现现状94 需求分析104.1 用户户需求104.2 需求求分析104.2.1 GSM信息息接收处理114.2.2 处理信息及及画面显示114.2.3 系统结构框框图115 智能家居基基本模块及解解决方案125.1 智能家家居的基本功功能模块125.2 家庭对对外通信模块块125.3 家庭网网关模块135.4 家庭安安全防范模块块145.5 家庭设设备自动控制制模块146 模拟实现硬硬件、软
6、件设设计166.1 硬件选选型166.2 模拟实实现软件设计计166.2.1 获获取短信内容容模块177 智能家居的的发展趋势227.1 功能需需求将决定智智能家居未来来发展趋势227.2 智能家家居网络家庭庭技术发展趋趋势24结 论266参 考 文 献献27致 谢2881 绪论当网络席卷整个个社会，带来来经济飞速发发展的同时，也也给人们的生生活带来无限限的惊奇。不不断更新的生生活方式，使使得越来越多多的人追求对对生活的舒适适度和享受度度。智能家居居作为新生力力量呼之欲出出，自然地走走进了我们的的生活，随之之，引领新一一代的数字家家庭生活。目前，智能家居居在全球都呈呈现良好的发发展趋势。国国外
7、，智能家家居在美国、德德国、新加坡坡、日本等国国都有广泛应应用。在国内内，智能家居居已经走过了了“概念期”，正正是基于对智智能家居市场场发展前景的的展望，使得得智能家居不不断地纳入各各研发单位、房房产开发公司司等。他们正是是基于对这个个难得机遇的的意识，开始始为研究和开开发相关系统统和产品进行行先期的部署署和规划，越越来越多的企企业开始介入入智能家庭网网络这个全新新的领域。1.1 目的与与意义本设计是基于AARM9的智智能家居监控控模块开发与与实现，我们们采用ARMM9 内核的S3C24100处理器为控控制芯片，再再将Linuux系统移植植到硬件平台台上，然后设设计好相应的的驱动程序和和应用程
8、序，最最后将软件下下载到硬件平平台来对家电电进行本地和和远程控制。系统主要有GSM通讯模块和ARM9系统板两个部分组成。而系统软件主要完成各个模块之间交互通信的功能。智能家居与普通通家居相比，它它不仅具有传传统的居住功功能，提供舒舒适安全、高高品位且宜人人的家庭生活活空间，还由由原来的被动动静止结构转转变为具有能能动智慧的工工具，提供全全方位的信息息交换功能，帮帮助家庭与外外部保持信息息交流畅通，优优化人们的生生活方式，帮帮助人们有效效安排时间，增增强家居生活活的安全性，甚甚至为各种能能源费用节约约资金。智能家居是数字字家庭的一部部分，只有将将智能控制和和上网功能集集成起来，才才形成真正意意义
9、上的数字字家庭。数字字家庭涉及的的领域将综合合生活中的娱娱乐、工作、投投资理财、学学习、医疗、教教育等，是实实现家庭内部部、家庭和社社会的实时性性沟通的综合合系统。数字字家庭伴随着着无线而产生生，也使无线线技术得到了了充分的应用用和体现。1.2 研发背背景1.2.1 ARM介绍绍ARM公司是专专门从事基于于RISC技技术芯片设计计开发的公司司,作为知识识产权供应商商,本身不直直接从事芯片片生产,靠转转让设计许可可由合作公司司生产各具特特色的芯片,世界各大半半导体生产商商从ARM公公司购买其设设计的ARMM微处理器核核,根据各自自不同的应用用领域,加入入适当的外围围电路,从而而形成自己的的ARM
10、微处处理器芯片进进入市场。目目前,全世界界有几十家大大的半导体公公司都使用AARM公司的的授权,因此此既使得 AARM技术获获得更多的第第三方工具、制制造、软件的的支持,又使使整个系统成成本降低,使使产品更容易易进入市场被被消费者所接接受,更具有有竞争力。目目前,采用AARM技术知知识产权（IIP）核的微微处理器,即即我们通常所所说的ARMM微处理器,已遍及工业业控制、消费费类电子产品品、通信系统统、网络系统统、无线系统统等各类产品品市场,基于于ARM技术术的微处理器器应用约占据据了32位RRISC微处处理器75以上的市场场份额,ARRM技术正在在逐步渗入到到我们生活的的各个方面。1.2.2
11、嵌入式Liinux介绍绍Linux从11991年问问世到现在，短短短的十几年年时间已经发发展成为功能能强大、设计计完善的操作作系统之一；可与各种传传统的商业操操作系统分庭庭抗争。越来来越多的企业业和研发机构构都转向嵌入入式Linuux的开发和和研究上，在在新兴的嵌入入式操作系统统领域内也获获得了飞速发发展。嵌入式式linuxx，是将日益益流行的Liinux操作作系统进行裁裁剪修改使之之能在嵌入式式计算机系统统上运行的一一种操作系统统。嵌入式llinux既既继承了Innterlnnet上无限限的开放源代代码资源 ，又又具有嵌入式式操作系统的的特性 。嵌入式Linuux的特点：第一，Linuux系
12、统是层层次结构且内内核完全开放放。Linuux是由很多多体积小且性性能高的微内内核系统组成成。在内核代代码完全开放放的前提下，不不同领域和不不同层次的用用户可以根据据自己的应用用需要方便地地对内核进行行改造，低成成本地设计和和开发出满足足自己需要的的嵌入式系统统。第二，强大的网网络支持功能能。Linuux诞生于因因特网时代并并具有Uniix的特性，保保证了它支持持所有标准因因特网协议，并并且可以利用用Linuxx的网络协议议栈将其开发发成为嵌入式式的TCP/IP网络协协议栈。第三，Linuux具备一整整套工具链，容容易自行建立立嵌入式系统统的开发环境境和交叉运行行环境，可以以跨越嵌入式式系统开
13、发中中仿真工具的的障碍。传统统的嵌入式开开发的程序调调试和调试工工具是用在线线仿真器实现现的。它通过过取代目标板板的微处理器器，给目标程程序提供一个个完整的仿真真环境，完成成监视和调试试程序；但一一般价格比较较昂贵，只适适合做非常底底层的调试。使使用嵌入式LLinux，一一旦软硬件能能够支持正常常的串口功能能，即使不用用仿真器，也也可以很好地地进行开发和和调试工作，从从而节省一笔笔不小的开发发费用。第四，Linuux具有广泛泛的硬件支持持特性。Liinux支持持各种主流硬硬件设备和最最新硬件技术术，甚至可以以在没有存储储管理单元的的处理器上运运行。这意味味着嵌入式LLinux将将具有更广泛泛的
14、应用前景景。1.2.3 GSM介绍绍 GSMM全名为：GGloball Systtem foor Mobbile CCommunnicatiions，中中文为全球移移动通讯系统统，俗称全全球通，是是一种起源于于欧洲的移动动通信技术标标准，是第二二代移动通信信技术，其开开发目的是让让全球各地可可以共同使用一个个移动电话网网络标准，让让用户使用一一部手机就能能行遍全球。我我国于20世世纪90年代代初引进采用用此项技术标标准，此前一一直是采用蜂蜂窝模拟移动动技术。GSSM（全球移移动通信系统统）是一种广广泛应用于欧欧洲及世界其他地方方的数字移动动电话系统。GGSM使用的的是时分多址址的变体，并并且它
15、是目前前三种数字无无线电话技术术（TDMAA、GSM和和CDMA）中中使用最为广广泛的一种。GGSM将资料料数字化，并并将数据进行行压缩，然后后与其它的两两个用户数据据流一起从信信道发送出去去，另外的两两个用户数据据流都有各自自的时隙。GSM及其他技技术是无限移移动通信的演演进，无线移移动通信包括括高速电路交交换数据、通通用无线分组组系统、基于于GSM网络络的数据增强强型移动通信信技术以及通通用移动通信信服务。 （1）GSM使用用上直观的特特点： GSMM系统有几项项重要特点：防盗拷能力力佳、网络容容量大、手机机号码资源丰丰富、通话清清晰、稳定性性强不易受干干扰、信息灵灵敏、通话死死角少、手机
16、机耗电量低。 （2）GSM的技技术特点：1. 频谱效率。由于于采用了高效效调制器、信信道编码、交交织、均衡和和语音编码技技术，使系统统具有高频谱谱效率。2. 容量。由于每个个信道传输带带宽增加，使使同频复用栽栽干比要求降降低至9dBB，故GSMM系统的同频频复用模式可可以缩小到44/12或33/9甚至更更小（模拟系系统为7/221）；加上上半速率话音音编码的引入入和自动话务务分配以减少少越区切换的的次数，使GGSM系统的的容量效率（每每兆赫每小区区的信道数）比比TACS系系统高355倍。3. 话音质量。鉴于于数字传输技技术的特点以以及GSM规规范中有关空空中接口和话话音编码的定定义，在门限限值
17、以上时，话话音质量总是是达到相同的的水平而与无无线传输质量量无关。4. 开放的接口。GGSM标准所所提供的开放放性接口，不不仅限于空中中接口，而且且报刊网络直直接以及网络络中个设备实实体之间，例例如A接口和和Abis接接口。5. 安全性。通过鉴鉴权、加密和和TMSI号码码的使用，达达到安全的目目的。鉴权用用来验证用户户的入网权利利。加密用于于空中接口，由由SIM卡和和网络AUCC的密钥决定定。TMSII是一个由业业务网络给用用户指定的临临时识别号，以以防止有人跟跟踪而泄漏其其地理位置。6. 在SIM卡基础础上实现漫游游。漫游是移移动通信的重重要特征，它它标志着用户户可以从一个个网络自动进进入另
18、一个网网络。GSMM系统可以提提供全球漫游游，当然也需需要网络运营营者之间的某某些协议。2嵌入式系统开开发概述2.1 嵌入式式系统概述 嵌入式系统统是外延非常常广泛的的名名词，凡是具具有嵌入式特特征的计算机机应用系统都都可以称为嵌嵌入式系统，所所以很难给它它一个十分准准确的定义，业业界有多种不不同的关于嵌嵌入式系统的的定义。国内普遍接受受的嵌入式系系统的定义为为：嵌入式系系统是以应用用为中心，以以计算机技术术为基础，并并且软硬件可可裁剪，适用用于应用系统统对功能、可可靠性、成本本、体积、功功耗有严格要要求的专用计计算机系统。该定义更能体体现嵌入式系系统的基本特特征。首先该该定义突出了了嵌入式系
19、统统是面向应用用的，与具体体的应用结合合才能体现嵌嵌入式系统存存在的必要性性，不同的嵌嵌入式系统具具有不同的功功能和要求。2.2 嵌入式式系统的特点点由于嵌入式系统统是应用于特特定环境下，针针对特定用途途来设计的系系统，所以不不同于通用计计算机系统。同同样是计算机机系统，嵌入入式系统是针针对具体应用用设计的“专用系统”。它的硬件件和软件都必必须高效率地地设计、量体体裁衣、去除除冗余，力争争在较少的资资源上实现更更高的性能。它它与通用的计计算机系统相相比具有以下下显著特点：1) 嵌入式系统通常常是面向特定定任务的嵌入式系统通常常是面向特定定任务的，而而不同于一般般通用PC计计算平台，是是“专用”
20、的计算机系系统。嵌入式式系统微处理理器大多非常常适合于工作作在为特定用用户群所设计计的系统中，称称为“专用微处理理器”，它专用于于某个特定的的任务，或者者是很少几个个任务。2) 嵌入式系统运行行环境差异很很大嵌入式系统无所所不在，但运运行环境也差差异很大，可可运行在飞机机上、冰天雪雪地的两极中中、骄阳似火火下的汽车里里、要求温湿湿度恒定的科科学实验室等等。特别是在在恶劣的环境境或突然断电电的情况下，要要求系统仍然然能够正常工工作。3) 嵌入式系统比通通用PC系统统资源少得多多通用PC系统有有数不胜数的的系统资源，可可以轻松完成成各种工作。你你可以在自己己的PC机上上编写程序的的同时播放MMP3
21、、CDD、下载资料料等等。而控控制GPS接接收机的嵌入入式系统，由由于是专门用用来执行很少少的几个确定定任务，它所所能管理的资资源比通用PPC系统少得得多。当然这这主要是因为为在设计时考考虑到经济性性，不能使用用通用CPUU。这就意味味着所选用的的CPU只能能管理很少的的资源，它的的成本更低、结结构更简单。4) 低功耗、体积积小、集成度度高、成本低低嵌入式系统“嵌嵌入”到对象的体体系中，对对对象、环境和和嵌入式系统统自身具有严严格的要求，一一般的嵌入式式系统具有低低功耗、体积积小、集成度度高、成本低低等特点；嵌入式系统的硬硬件和软件都都必须高效率率地设计，在在保证稳定、安安全、可靠的的基础上量
22、体体裁衣，去除除冗余，力争争用较少的软软硬件资源实实现较高的性性能。这样，才才能最大限度度地降低应用用成本，从而而在具体应用用中更具有市市场竞争力。5) 高效、可靠、稳稳定建立完整的嵌入入式系统的系系统测试和可可靠性评估体体系，保证嵌嵌入式系统高高效、可靠、稳稳定工作；嵌嵌入式应用的的复杂性、繁繁杂性要求设设计的代码应应该是完全没没有错误的，怎怎样才能科学学、完整的测测试全天候运运行的嵌入式式复杂软件呢呢？首先，需需要有科学的的测试方法，建建立科学的系系统测试和可可靠性评估体体系，尽可能能避免因为系系统的不可靠靠造成巨大损损失。其次，引引入多种嵌入入式系统测试试方法和可靠靠性评估体系系。在大多
23、数数嵌入式系统统中一般都包包括一些机制制，比如看门门狗定时器，它它在软件失去去控制后能使使之重新开始始正常运行。6) 具有较长的生命命周期嵌入式系统是和和实际具体应应用有机结合合的产物，它它的升级换代代也是和具体体产品同步进进行的。因此此，一旦定性性进入市场，一一般具有较长长的生命周期期。7) 目标代码通常是是固化在非易易失性储器中中嵌入式系统的目目标代码通常常是固化在非非易失性储器器（ROM/EPROMM /FLASSH）中；嵌入式系统开机机后，必须有有代码对系统统进行初始化化，以便其余余的代码能够够正常运行，这这就是建立运运行时的环境境，比如初始始化RAM放放置变量、测测试内存的完完整性、
24、测试试ROM完整整性以及其他他初始化任务务。为了系统统的初始化，几几乎所有的系系统都要在非非易失性存储储器（现在普普遍使用Fllash）中中存放部分代代码（启动代代码）。为了了提高执行速速度和系统可可靠性，大多多数嵌入式系系统也常常把把所有的代码码（也常常使使用所有代码码的压缩代码码）固化、存存放在存储器器芯片或处理理器的内部存存储器件中，不不使用外部的的磁盘等存储储介质。8) 一般是实时操作作系统（RTTOS），系系统有实时约约束嵌入式系统往往往对时间的要要求非常严格格，嵌入式操操作系统一般般是RTOSS。嵌入式实实时操作系统统随时都要对对正在运行的的任务授予最最高优先级。嵌嵌入式任务是是时
25、间关键性性约束，它必必须在某个时时间范围内完完成，否则由由其控制的功功能就会失效效。9) 嵌入式软件开发发走向标准化化嵌入式系统的应应用程序可以以没有操作系系统直接在芯芯片上运行。为为了合理地调调度多任务、利利用系统资源源、系统函数数以及和专家家库函数接口口，用户必须须自行选配RRTOS开发发平台，这样样才能保证程程序执行的实实时性、可靠靠性，并减少少开发时间，保保障软件质量量。10) 需要专用开发发工具和方法法进行设计从调试的观点看看，代码在RROM中意味味着调试器不不能在ROMM中设置断点点。要设置断断点，调试器器必须能够用用特殊指令取取代用户指令令，嵌入式调调试己经发展展出支持嵌入入式系
26、统开发发过程的专用用工具套件。2.3 嵌入入式系统的基基本组成嵌入式应用软件嵌入式处理器嵌入式外围设备嵌入式操作系统嵌入式硬件平台嵌入式系统由由硬件和软件件两大类组成成，其基本组组成如图2-1 所示。 图2-1 嵌入入式系统的基基本结构图2.3.1 嵌入式处理理器嵌入式处理器器是嵌入式系系统的核心，负负责控制整个个嵌入式系统统的执行。嵌嵌入式与处理理器与通用处处理器最大的的不同点在于于，嵌入式CCPU大多在在为特定用户户群所专门设设计的系统中中工作，它将将通用CPUU中许多由板板卡完成的任任务集成到芯芯片内部，从从而实现嵌入入式系统的小小型化，使系系统具有高效效率和可靠性性。嵌入式微微处理器具
27、有有对实时多任任务有很强的的支持能力；具有功能很很强的存储区区保护能力；可扩展的处处理器结构，以以满足快速地地开发出满足足应用需要的的最高性能的的嵌入式微处处理器；功耗耗低等特点。2.3.2嵌入入式外围设备备在嵌入式系统统硬件系统中中除了中心控控制部件以外外，嵌入式系系统与真实环环境交互的各各种设备，包包括存储设备备、输入设备备、输出设备备等都属于嵌嵌入式外围设设备。目前常常用的外围设设备按功能可可以分为存储储设备、通信信设备和显示示设备三类。实实际环境中，嵌嵌入式设备的的硬件配置非非常灵活。除除了CPU和和基本外围电电路外，其余余部分都可以以剪裁。2.3.3嵌入入式软件嵌入式应用软软件是针对
28、特特定应用领域域，基于某一一固定的硬件件平台，用来来达到用户预预期目标的计计算机软件，由由于用户任务务可能时间和和精度上的要要求，因此有有些嵌入式应应用软件需要要特定嵌入式式操作系统的的支持。2.3.4 嵌嵌入式操作系系统嵌入式操作系系统负责嵌入入式系统的全全部软、硬件件资源的分配配、调度工作作，控制、协协调并发活动动；它必须体体现其所在系系统的特征，能能够通过装卸卸某些模块来来达到系统所所要求的工能能。在所有的操作作系统中，LLinux是是一个发展最最快、应用最最广泛的嵌入入式操作系统统。Linuux从19991年问世到到现在，短短短的十几年时时间已经发展展成为功能强强大、设计完完善的操作系
29、系统之一，在在新兴的嵌入入式操作系统统领域内获得得了飞速发展展。3 智能家居居概述3.1 研究背背景 21世世纪是信息技技术高速发展展的时代，社社会的信息化化唤起了人们们对住宅智能能化及家居智智能化的要求求，智能住宅宅己成为中国国房地产市场场的主流。计计算机行业和和家电行业、电电信行业、安安防监控行业业的互相渗透透、互相融合合，使信息时时代的未来家家居生活逐步步成为现实。 智能家家居(Smaart Hoome)，又又称智能住宅宅。通俗地说说，是利用先先进的计算机机、嵌入式系系统和网络通通讯技术，将将家庭中的各各种设备(如如照明系统、环环境控制、安安防系统、网网络家电)通通过家庭网络络连接到一起
30、起。一方面，智智能家居将让让用户有更方方便的手段来来管理家庭设设备，比如，通通过无线遥控控器、电话、互互联网或者语语音识别方式式控制家用设设备;另一方方面，智能家家居内的各种种设备相互间间可以通讯，不不需要用户控控制也能根据据不同的状态态互动运行，从从而给用户带带来最大程度度的高效、便便利、舒适与与安全。 与普通通家居相比，智智能家居不仅仅具有传统的的居住功能，即即提供舒适安安全、高品位位且宜人的家家庭生活空间间，还提供全全方位的信息息交互功能，帮帮助家庭与外外部保持信息息交流畅通，优优化人们的生生活方式，帮帮助人们有效效安排时间，增增强家居生活活的安全性。3.2.研究现现状 在我国国，智能化
31、住住宅和智能化化家居虽然起起步比较晚，但但发展速度很很快。80年年代，我国居居住条件非常常困难，根本本谈不上智能能化的问题。880年代初所所建成的住宅宅，其电器设设计内容仅在在以下方面:楼房照明系系统、高层供供水泵控制系系统和消防泵泵控制系统。生生活用水的计计量则主要是是按户或按人人口数收费。弱弱电系统也是是从80年代代开始才陆续续设置电话配配线和公用电电视天线系统统。80年代代末90年代代初，我国家家庭基本实现现电器化，住住宅内的弱电电系统有所增增加，如对讲讲系统等。到到了90年代代末，电脑、有有线电视、机机顶盒、移动动通信等数字字化通信产品品开始走进家家庭。4 需求分析4.1 用户户需求1
32、系统需要完完成的任务有有：接收和处理单片片机发送过来来的传感器信信息；处理传感器信息息并通过短信信发送给手机机；通过GSM接收收和发送短信信数据；分析处理接收到到的短信，得得出相应操作作信息发送给给单片机并将将操作反馈给给手机；在TFT-LCCD上构建图图形窗口，建建立操作界面面。2.设计原则（1）智能家居居注重满足人人们在方便性性和舒适度方方面的需求,如:遥控功能(遥控控制家家居范围内所所有的灯,窗帘及其他他电气设备),网络化控控制、场景控控制,本地控制等等。 （2）高性价比比。在系统设设计中要充分分考虑系统的的性能和价格格的要求,使系统在较较低成本的条条件下,尽可能满足足用户需求。 （3）
33、通用性。目目前所有的智智能家居技术术都处于发展展阶段,所以系统设设计时,要注意选择择兼容性好,符合国际通通用协议的技技术。 （4）兼容性和和可扩展性。随随着智能家居居技术的不断断发展,会有越来越越多的家居智智能化产生,因此,在智能家居居系统的设计计之初,就必须考虑虑系统未来的的兼容和发展展。（5）布线简洁洁。易于安装装,符合大多数数人的习惯。（6）安全性。包包括所进行设设计运行过程程的安全性和和耐久性4.2 需求求分析本设计主要解决决接收和发送送短信并在TTFT-LCCD上显示。由由于监控程序序运行在嵌入入式Linuux下，这就就涉及到Liinux下与与GSM模块块通信问题。4.2.1 GSM
34、信息息接收处理基本功能为为初始化Liinux串口口配置，接收收串口发送过过来的信息，进进行字符串分分析处理，分分离出当前信信息，以备图图形窗体程序序使用。4.2.2 处理信息及及画面显示基本功能包括实实现直观的窗窗体界面，显显示当前传感感器状态值，显显示接收到的的短信，。4.2.3 系统结构框框图根据上述分析，系系统的硬件结结构框图如图图4-1所示：图4-1 系系统硬件结构构框图5 智能家居基基本模块及解解决方案5.1 智能家家居的基本功功能模块 目前的的智能家居行行业，首先，处处于一个初始始发展时期，国国际社会暂时时还没有形成成一个公认的的标准;其次次，智能家居居的应用场所所一家庭住宅宅或住
35、宅小区区，不同的实实际环境也对对智能家居提提出了不同的的要求与解决决办法;此外外，居民都希希望能够对智智能家居进行行个性化配置置，满足自身身的特殊需求求。这样的形形势，致使开开发商在实施施智能家居时时的方式、范范围及侧重点点也不尽相同同。有些用户户比较注重家家电的智能控控制，而有些些用户可能更更加关心家庭庭安全防范，还还有些用户则则希望建立相相对全面的智智能家居系统统，满足多方方面的需求。功功能模块见下下图。图5-1 功能能模块图5.2 家庭对对外通信模块块 智能家家居的最终目目的都是为“满足人们对对舒适、方便便、高效和符符合绿色环境境保护的需求求”，其中“方便”要求家庭内内部系统能够够通过家
36、庭对对外接口，实实现家庭外部部的远程控制制。家庭对外外通信模块的的作用在于此此，它在智能能家居系统中中扮演着非常常重要的角色色。具体来讲，该模模块的功能是是提供一个家家庭内部与外外部的通信链链路，通信的的内容是数据据信息或指令令信息，常用用的通信媒介介有电话、GGSM短信、IInternnet等。随着新技术的发发展，家庭对对外通信模块块从功能和方方式上得到了了丰富:功能能上，过去只只是完成简单单指令信息的的单方传输，现现在更多的是是提供数据信信息的通信，包包括通信交流流、商务、娱娱乐、教育、医医疗保险等;方式上，从从电话通信到到Interrnet通信信，再到GSSM手机短信信通信，越来来越体现
37、出通通信方法的多多样化和简便便化。本设计选择将GGSM短信与与Interrnet相结结合的方式作作为智能家居居远程控制方方式，也就是是将手机短信信通过Intternett发到能连网网的家庭网关关上，当然这这需要用到一一个中介:SSP技术。 这种设设计主要基于于以下几点考考虑: (1) GSM短短信不受环境境限制，只要要手机有信号号的地方都可可以随时随地地发送，而且且其成本低廉廉，所以应该该充分利用; (2) GSM短短信控制方式式，大多数设设计者都是利利用在家庭网网关上插GPPRS模块来来实现家庭网网关与手机之之间的通信，这这样做有两大大缺点:一是是增加GPRRS模块就增增加了系统的的成本，二
38、是是对GPRSS的驱动开发发增大了开发发的难度。 (3)近年来新出出现的SP中中介组织使短短信在Intternett上传输成为为可能，而且且它还提供方方便的程序接接口，帮助用用户在能连网网的PC机或或嵌入式网关关上获取短信信内容，进而而实现GSMM短信的控制制功能。同时时，使用SPP服务收费低低、也免去了了对硬件的驱驱动开发。5.3 家庭网网关模块家庭网络就是在在家庭内部通通过适当的组组网技术把家家庭网关与其其他设备组成成可以进行信信息交换的内内部网络，并并通过家庭网网关与外部网网络相连，形形成面向家庭庭的业务提供供平台。在智智能家居的实实现过程中，家家庭网关占据据至关重要的的位置。家庭庭网关
39、是连接接外部公网和和家庭私网的的关口，既负负责家庭内部部对公网的访访问和交互，又又负责用户从从公网上对家家庭网络的访访问和控制，另另外还要负责责家庭内部设设备的互连、互互控等操作，因因此，家庭网网关成为智能能家居研究的的重点。本设计是选择三三星公司生产产的S3C24100芯片作为嵌嵌入式家庭网网关。之所以以选择该芯片片是基于以下下几点考虑； (1)它带有MMMU，支持WWindowws CE和和大部分的LLinux操操作系统； (2)它主频达到到202MHHZ，能够满满足一般家庭庭网关数据传传输的需要； (3)它具有三通通道的UARRT口，为红红外通信提供供接口； (4)它大约有上上百个GPI
40、IO口可供用用户使用，使使多个家用电电器的接入网网关成为可能能； (5)它还有一个个以太网口，使使家庭网关能能够轻松接入入Interrnet。5.4 家庭安安全防范模块块安全防范就是保保障人们在生生产、生活和和一切社会活活动中人身生生命、财产和和生产、生活活设施不受侵侵犯，防止侵侵害行为的总总称。智能家家居在满足人人们舒适、方方便生活的同同时，也要求求为家庭提供供安全防范方方面的保障。它它包含的内容容有防止入侵侵、盗窃、破破坏、爆炸等等，它的原则则是“以防为主，打打防并举”，安全防范范工作贯彻“人防、技防防、物防”相结合的方方针政策。因因此，智能家家居将家庭安安全防范模块块定义为其四四个基本要
41、素素之一。设计计将安全防范范的内容分为为两部分，分分别是家庭内内部环境安全全、家庭对外外非法入侵预预防，这两方方面都体现了了现代技术在在智能家居中中的应用。设计中，由于条条件等的限制制，并没有对对安防模块进进行实验。在在此提出一套套可行的安防防方案，可供供以后继续研研究实践:(1)住宅内部部采用被动红红外探测器、可可燃气体探测测器、温/湿湿度传感器；(2)住宅外部部可选择窗磁磁、门磁开关关、红外探测测器、玻璃破破碎探测器、双双鉴探测器等等；(3)住宅内外外部的探测装装置与报警控控制器通过无无线方式相连连；(4)报警控制制器与中心控控制器通过有有线方式相连连。5.5 家庭设设备自动控制制模块智能
42、家居的初衷衷是解决家庭庭设备的自动动控制问题，将将更多的设备备通过某种方方式连接，达达到统一、集集中控制，为为家庭生活带带来方便。因因此，现代智智能家居的最最基本的功能能需求体现在在家庭设备的的自动控制，家家庭设备自动动控制模块也也就成为其最最基本的模块块。智能家居居控制系统凭凭借各种检测测设备来收集集外界数据，将将收集的数据据交给以ARRM为核心的的嵌入式系统统进行处理和和运算，通过过RS4855总线管理和和控制各控制制终端，并进进行处理、自自动控制和调调节。智能家家居控制系统统实现的具体体功能包括：(1)家用设设备的数据采采集、处理和和反馈。(22)本地控制制。用户通过过控制系统上上的键盘
43、和显显示屏，对家家用设备进行行监控。(33)远程控制制。用户可以以发送手机短短信或通过互互联网对家庭庭系统进行查查询和控制。(4)自动报警。当检测到非法闯入或温度超高等报警信号时，及时触发室内报警装置，并通过发送报警短信等方式及时通知用户。(5)温度查询。(6)防盗门密码设置。(7)红外加电控制。(8)灯具等开关量控制。(9)“三表”远程自动抄送与门禁功能。对不同的家庭设设备，设计给出了不不同的解决方方案: (1)对于电饭锅锅、电灯一类类的开关量家家庭设备，建建议采用以继继电器为核心心的控制电路路控制。具体体方案为首先先将继电器、二二极管、三极极管、限流电电阻等连接成成一个控制电电路，然后将将
44、继电器的一一个电源脚接接到开发板的的S3C24100芯片的一个个GPIO引引脚上，继电电器的另一个个引脚接VCCC，这样，可可以通过烧写写在S3C24100中的程序，来来控制GPHH1输出高低低电平，进而而控制继电器器的吸合、断断开，然后由由继电器来控控制家用电器器的开关。 (2)对于电视机机、空调一类类提供红外接接口的家庭设设备，通过统统一的红外控控制器控制;可行的方案案是采用红外外模块，红外外模块可直接接与S3C24100的UARTT口相连，这这样由S3CC2410中中的程序来发发送和接收红红外数据。可可能涉及到的的程序有红外外驱动程序、发发送数据程序序、接收数据据程序等。(3)对于信息息家电，首先先通过网络接接口接入家庭庭以太网，如如果信息家电电支持家电生生产厂商的远远程服务，智智能家居系统统便可以减少少对它的操作作，如果不支支持，则需要要借助于信息息家电提供的的以太网交互互命令，通过过智能家居系系统执行相关关操作。6 模拟实现硬硬件、软件设设计6.1 硬件选选型 硬件是该该系统实现的的基础，硬件件选型是模拟拟实现的基础础。目前的市市场上，智能能家居解决方方案中主控系系统有三种选选择:(1)购置一台PPC机专门用用做家庭网关关;(2)购购置单片机，自自己动手连接接电路，开发发家庭网关;(3)购置置一款适合自自己要求的嵌嵌入式开发板板做家庭网关关。基于单片片机的家庭网