采用SX52單片機模擬家庭網(wǎng)關(guān)的設計

主CPU的信號引腳都已經(jīng)連接到用戶(hù)試驗區的周?chē)?，?組共40條信號線(xiàn)。開(kāi)發(fā)使用人員可以在試驗區利用這些信號進(jìn)行相應的外圍電路擴展試驗。

4 擬系統的設計與實(shí)現

4.1 硬件設計與實(shí)現

本文選擇SX52作為模擬實(shí)現信息家電和家庭網(wǎng)關(guān)交互的平臺是非常合適的，因為我們利用其用戶(hù)試驗區模塊擴展外圍模塊電路(如電冰箱遙控模塊)模擬信息家電，以主模塊模擬家庭網(wǎng)關(guān)，以實(shí)現通過(guò)遠程終端(Web瀏覽器或者專(zhuān)用控制客戶(hù)端)對信息家電的控制，本文只討論利用專(zhuān)用控制客戶(hù)端，通過(guò)串口通訊方式實(shí)現對家電的遠程控制。

在板上添加了紅外遙控發(fā)射電路(主芯片CS5104)模擬電冰箱，能夠實(shí)現對電冰箱的遙控功能，同時(shí)為了了解開(kāi)發(fā)系統遙控效果，還添加了遙控接收電路(主芯片CS8206)，可以響應發(fā)射電路的遙控信號。還添加了遙控接收端狀態(tài)LED(9只)用于顯示電冰箱狀態(tài)。硬件構成框圖如圖2所示，本文只給出包含電冰箱模塊的框圖，添加其它模塊類(lèi)似?！?p style="text-align: center">

圖2 系統硬件構成框圖

4.2 軟件設計與實(shí)現

通過(guò)專(zhuān)用控制客戶(hù)端控制信息家電，首先要定義控制協(xié)議，讓從客戶(hù)端發(fā)送過(guò)去的信息被家庭網(wǎng)關(guān)解包提取有效信息后能進(jìn)行協(xié)議轉換，把控制信息轉化為控制命令發(fā)送給信息家電，以執行正確的操作，系統工作流程如下：

(1)開(kāi)發(fā)系統板上電后初始化主芯片及各外圍芯片。

(2)打開(kāi)客戶(hù)端程序如圖3所示。

(3)根據需要配置控制電冰箱的各選項，點(diǎn)擊“確定”后即啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板上的電冰箱模塊，然后客戶(hù)端程序發(fā)出的服務(wù)請求(包含連接家庭網(wǎng)關(guān)的認證請求)，經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)板上的RTL8019AS,再經(jīng)SX52解釋驗證，如果驗證成功，在SX52控制下把已經(jīng)轉換的請求信息發(fā)送給電冰箱遙控發(fā)射芯片，該芯片發(fā)送遙控信號遙控接收電路，通過(guò)相應的LED顯示，從而響應遠程控制請求。最后通過(guò)觀(guān)看控制界面上的顯示狀態(tài)與開(kāi)發(fā)板上相應LED顯示是否相符(界面上表示溫度的滑竿只設計了三個(gè)固定溫度，在開(kāi)發(fā)板上用三個(gè)LED分別顯示)，從而檢驗模擬系統運行成功與否.

圖3 專(zhuān)用控制客戶(hù)端界面

由于考慮到單片機的處理能力，定義單個(gè)字符傳遞控制信息不僅可以節省資源，而且可以縮短響應時(shí)間，滿(mǎn)足更高的實(shí)時(shí)性要求。以對電冰箱模塊的模擬為例，由客戶(hù)端程序發(fā)送給網(wǎng)關(guān)的信息，由網(wǎng)關(guān)提取后轉發(fā)給電冰箱模塊，其中的控制協(xié)議具體實(shí)現如下：用e代表關(guān)閉，t代表設置溫度(考慮到單片機的處理能力有限，只利用 “高中低”代表溫度設定值)，s代表啟動(dòng)/凍速(快速、標準、慢速，啟動(dòng)后默認為標準)，m代表工作模式(省電模式和正常模式)。選擇好各選項按 “確定”后，就將控制信息以數據報的形式發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)(SX52)，家庭網(wǎng)關(guān)再進(jìn)行解拆包，把來(lái)自客戶(hù)端的有效控制信息提取出來(lái)，再轉換成為模擬信息家電的電冰箱模塊所能識別的形式，最后通過(guò)I2C總線(xiàn)發(fā)給電冰箱模塊。后面相應的燈就按已經(jīng)定義好的規律變亮或是變暗，表示溫度的滑竿的狀態(tài)也相應變化。

根據上面制定的協(xié)議，制作客戶(hù)端和在相應的文件中進(jìn)行代碼添加和修改，再按以下的步驟完成最后的工作：

(1)制作客戶(hù)端實(shí)現以上協(xié)議，并顯示電冰箱的控制狀態(tài)信息，頁(yè)面外觀(guān)如圖3所示。

(2)修改i2c_uartdemo.src源文件，將其中的串口連接方式改為以太網(wǎng)連接方式，并添加電冰箱初始化代碼、中斷代碼和協(xié)議轉化模塊。

(3)利用匯編/編程器軟件SXKey52.exe將文件i2c_uartdemo.src下載到開(kāi)發(fā)系統板，然后利用PC上運行的客戶(hù)端程序(如圖3所示)對開(kāi)發(fā)板上的電冰箱硬件電路進(jìn)行控制。

5 結束語(yǔ)

本文從研究家庭網(wǎng)關(guān)和信息家電出發(fā)，選擇高性能的8位SX52單片機集成系統并進(jìn)行軟硬件裁剪，成功地利用外圍硬件電路和虛擬外圍及網(wǎng)絡(luò )協(xié)議軟件虛擬模塊，搭建了模擬家庭網(wǎng)關(guān)和信息家電的嵌入式實(shí)驗平臺，為進(jìn)一步研究家庭網(wǎng)關(guān)和信息家電內部結構以及二者之間的功能分配打下了堅實(shí)的基礎。

參考文獻

[1] 秦勃,章軍,基于嵌入式系統的安全網(wǎng)關(guān)的設計,微計算機信息,2005年第21卷第8-2 期