基于Qt/Embedded觸摸屏的智能家居控制系統

摘 要： 設計了一個(gè)基于Qt/Embedded 觸摸屏的智能家居控制平臺，并通過(guò)zigbee 組網(wǎng)的方式，實(shí)現家居的智能化控制。首先，智能家居的界面用Qt/Embedded 設計，然后，界面被移植到以ARM9 為微處理器的控制平臺上，并實(shí)現界面的觸摸屏功能；最后，通過(guò)串口驅動(dòng)將設計的具有觸摸屏功能的界面與zigbee 組網(wǎng)的協(xié)議連接起來(lái)，實(shí)現對智能家居控制的無(wú)線(xiàn)傳輸。

　　1 引言

　　隨著(zhù)生活質(zhì)量的提高，家居智能化已經(jīng)成為當今時(shí)代的一種主流。如何更好的設計智能家居的整體性控制就顯得越來(lái)越重要。由于A(yíng)RM 和觸摸屏的迅速發(fā)展，采用更好的GUI,實(shí)現友好的界面控制成為了可能；同時(shí)由于zigbee 無(wú)限傳輸技術(shù)的廣泛應用，通過(guò)設計zigbee 的協(xié)議組網(wǎng)，使ARM 能輕易的通過(guò)的串口驅動(dòng)程序實(shí)現智能家居的控制；同時(shí)，通過(guò)ARM 對萬(wàn)能遙控器的識別碼的學(xué)習，實(shí)現了ARM 在智能家居上的多功能應用和智能家居的一體化控制。

　　2 系統設計概述

　　基于嵌入式智能家居的設計結構框圖如圖1 所示。主要包括以下幾部分。Qt/E 及l(fā)inux 系統、ARM9微處理器、zigbee 模塊、語(yǔ)音模塊、GSM 模塊、串口和網(wǎng)絡(luò )模塊以及萬(wàn)能遙控器。

圖1 智能家居設計結構框圖

　　ARM9 微處理器采用Samsung S3C2440 CPU開(kāi)發(fā)板，系統選擇嵌入式linux 系統，其內核使用2.6.25.8 的內核，nandflash 采用256M 的內存。且由于arm 內核集成了多種外設控制模塊的驅動(dòng)程序，所以要對其進(jìn)行必要的裁剪，串口用于連接zigbee模塊。

　　Zigbee 采用TI 公司的CC24430 無(wú)線(xiàn)射頻芯片，zigbee 有顯著(zhù)的低成本、低消耗、網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)多等的無(wú)線(xiàn)傳輸功能，所以可以將一個(gè)zigbee 作為路由，通過(guò)一個(gè)zigbee 向多個(gè)zigbee 傳輸的功能，實(shí)現zigbee 的組網(wǎng)的，也有效的延長(cháng)了zigbee 的傳輸距離。

　　網(wǎng)絡(luò )模塊采用CS8900A通過(guò)連接路由器，實(shí)現遠程登入。

　　3 系統軟件設計實(shí)現

　　系統采用linux 作為操作系統， 首先基于Qt/Embedded 進(jìn)行圖形界面的設計，再在宿主機上建立交叉編譯環(huán)境，并制作yaffs 操作系統，最后將嵌入式linux 系統移植到ARM9 開(kāi)發(fā)板上。系統通過(guò)設計GUI 界面，實(shí)現通過(guò)觸摸屏對智能家居的一體化控制[1].文章軟件部分包括嵌入式linux 操作系統的移植、系統界面設計、串口驅動(dòng)和zigbee 組網(wǎng)設計。

　　在A(yíng)RM9 和zigbee 的傳輸過(guò)程中，有一個(gè)智能家居的單元端接口設置。為了區別于不同家庭之間的傳輸，首先ARM9 會(huì )有一個(gè)各自家庭的主機ID 號設置。在一個(gè)家庭的智能化控制上，給路由功能的zigbee 設計八個(gè)端口，每個(gè)端口有一個(gè)ID 號，然后其余的連接路由的zigbee 通過(guò)接受各自ID 號的分別傳輸信息，最后，這些zigbee 又分別設置各自的設備號，這樣就去除了干擾，實(shí)現智能家居的單獨控制。

　　3.1 觸摸屏和Qt/Embedded 交叉編譯環(huán)境的建立

　　在建立交叉編譯環(huán)境之前先要進(jìn)行linux 系統移植，Linux 系統的移植主要主要包括BootLoad 移植、內核移植與裁剪以及文件系統移植等部分[2].文章選用u-boot 作為BooLload 引導程序。Linux 內核由于其公開(kāi)性，很容易實(shí)現其移植和裁剪。文件系統這采用yaffs 根文件系統。

　　觸摸屏和Qt/Embedded 的交叉編譯環(huán)境的建立是linux 系統移植的關(guān)鍵部分。其步驟如下。

　　第一步是進(jìn)行觸摸屏校正，設計中采用tislib-1.4作為觸摸屏的校正。其分為兩步：（1）編譯tislib,產(chǎn)生校正文件。（2）是下載校正文件和庫文件到arm 板，實(shí)現五點(diǎn)校正。其編譯過(guò)程如下。

第二步是Qt/E 的交叉編譯。設計中Qt/E 采用qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0.同時(shí)為了方便程序開(kāi)發(fā)，需要安裝X86 版和ARM 版。

　　先在PC 上使用x86 版和qvfb 開(kāi)發(fā)，完成以后再使用ARM 交叉編譯放到開(kāi)發(fā)版上運行。所以需要先解壓一次，然后重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0-x86;再解壓一次，并重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0-arm.Qt/E 的編譯過(guò)程如下。