基于電力線(xiàn)載波的智能家居控制系統研究

2．3 微控制器
微控制器是系統的主控點(diǎn)，向下通過(guò)電力線(xiàn)載波通信模塊與各控制節點(diǎn)進(jìn)行通信，實(shí)現家庭內部網(wǎng)的本地監控；向上通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊與局域網(wǎng)相連，進(jìn)而通過(guò)以太網(wǎng)與遠程主機連接起來(lái)，實(shí)現了系統的遠程監控功能。微控制器采用Atmel公司的AT91RM40008芯片，一款基于A(yíng)RM7TDMI內核的32位控制器，工作頻率為66 MHz，其片內集成了256 KB RAM，可以將代碼直接運行在片內RAM上，使得應用程序的設計可以采用任務(wù)查詢(xún)方式，增強了系統的穩定性。兩個(gè)全雙工通用同步／異步收發(fā)器(UART)與外圍控制器PDC連接，整段數據交給硬件自動(dòng)收發(fā)處理，比單字節處理大大減輕系統處理壓力，保證了系統的實(shí)時(shí)性。電路圖略——編者注。
2．4 LCD模塊
μC／OS系統控制器界面顯示采用7寸LCD屏幕，800×480像素分辨率，提供了良好的人機交互界面。驅動(dòng)控制采用SSD1963Q芯片，可以顯示16×16、32×32等漢字和字符。觸摸屏模塊中采用TI公司的ADS7843芯片，它是12位取樣模／數轉換器，具有功耗低的優(yōu)點(diǎn)，適合用于該核心控制器。電路圖略——編者注。
2．5 電力線(xiàn)載波通信模塊
電力線(xiàn)載波通信芯片是電力線(xiàn)載波通信系統的核心，在該控制系統中，選用了力合微公司生產(chǎn)的LME2980芯片，該芯片具有抗干擾能力強、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，集成了看門(mén)狗等電路，確保了工業(yè)環(huán)境下的可靠性。電力線(xiàn)載波通信電路設計如圖3所示。

3 μC／OS系統控制器軟件設計
μC／OS系統控制器的軟件設計可以分為3層：應用層、中間層和驅動(dòng)層。驅動(dòng)層是整個(gè)軟件控制系統工作的基礎，主要包括LCD驅動(dòng)、定時(shí)器驅動(dòng)、CPU驅動(dòng)等；中間層主要實(shí)現中間層對底層不同設備的兼容和向上層提供各類(lèi)應用程序開(kāi)發(fā)的統一接口，主要包括一些C庫函數、底層功能函數以及μC／OS系統調用接口；應用層通過(guò)調用中間層提供的接口，完成界面控制、網(wǎng)絡(luò )通信、串口通信等功能用以控制智能家居設備?？刂破鞯能浖K層次圖如圖4所示。

3．1 載波通信模塊軟件設計
載波通信過(guò)程中，載波通信控制單元發(fā)送完一位擴頻數據后，自動(dòng)產(chǎn)生一次中斷，允許下一位數據發(fā)送。根據捕獲和同步過(guò)程需要，首先發(fā)送至少42位的全“1”數據，本文中發(fā)送45位全“1”數據；然后按位發(fā)送同步幀頭0xA5；之后根據用戶(hù)的有關(guān)通信協(xié)議按位發(fā)送通信地址、數據長(cháng)度、數據體、校驗等字節。數據全部發(fā)送完后，載波通信模塊即可轉為接收態(tài)。但為確保待發(fā)送數據的最后一位發(fā)送成功，必須在發(fā)送完最后一位數據后的下一次發(fā)送中斷到來(lái)后，才可以轉換載波發(fā)送態(tài)到接收態(tài)。載波發(fā)送過(guò)程中，CPU必須使計數器復位，避免自動(dòng)復位提前進(jìn)入載波接收態(tài)。
為了保證命令數據傳輸的實(shí)時(shí)性，將協(xié)議設計如下：設備地址+數據包+數據包類(lèi)型+命令長(cháng)度+命令設備+設備子命令+命令參數+校驗和。設備地址為命令上傳或者下發(fā)時(shí)從設備的物理地址；數據包根據數據的傳輸方向分為請求數據包和響應數據包，分別對應于處理器向下發(fā)送命令和子設備回復數據包；命令長(cháng)度表示了后續命令包的長(cháng)度；命令設備、設備子命令和命令參數等表示針對不同的子設備，需要發(fā)送的命令格式也不同；校驗和是指所有幀數據的數據和。
接在電力線(xiàn)上的子設備主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是需要上傳狀態(tài)信息的設備，主要包括空調、微波爐、冰箱、熱水器和洗衣機等；還有一類(lèi)就是開(kāi)關(guān)型設備，只需實(shí)時(shí)查詢(xún)即可，無(wú)需上傳狀態(tài)信息，如日光燈等開(kāi)關(guān)型設備。