一種基于Linux的智能家居聯(lián)網(wǎng)管理方案

　　3　氣體流量的檢測

　　氣體流量測量采用的是MF4000系列氣體流量計，MF4000系列質(zhì)量流量計是美國矽翔微機電專(zhuān)為管徑為3~8 mm的氣體管路中的低速氣流的流量計量而設計?？谑皆O計為用戶(hù)提供簡(jiǎn)便的安裝，滿(mǎn)足用戶(hù)測量多氣體管路的需求。塑料卡口可輕松的進(jìn)行機械接口轉換，應用于不同的低成本環(huán)境，內置安全插件可適用于更寬的應用，MF4000系列氣體流量計技術(shù)參數如表1所列。

　　表1　MF4000系列氣體流量計技術(shù)參數

　　智能家電控制芯片為傳統的8051系列單片機，單片機與氣體流程傳感器通過(guò)RS232通信，整個(gè)通信過(guò)程單片機作為主機，傳感器作為從機，它們采用點(diǎn)對點(diǎn)(或點(diǎn)對多點(diǎn))主從式工控網(wǎng)絡(luò )的半雙工異步傳輸模式，主機和從機之間用輪詢(xún)的方式來(lái)進(jìn)行通信。只有主機才能啟動(dòng)通信，沒(méi)有接到主機請求，從機不能主動(dòng)發(fā)送信息。主機向從機發(fā)送任務(wù)報文，從機接收到主機的任務(wù)命令后返回響應報文并執行相應操作。除了發(fā)送響應報文外，從機只能處于接收狀態(tài)。主機的每一次查詢(xún)都是以一個(gè)報文(幀)的數據傳送給從機。其通信流程如圖3所示。

　　圖3　單片機與傳感器/流量計的RS232串行通信流程

　　對于RS232協(xié)議，用固定的字符0x9D標識一幀數據的開(kāi)始。數據傳輸通信時(shí)，幀頭(地址)的識別是非常關(guān)鍵和重要的。一般解決此問(wèn)題的方法是：找到所要傳輸的數據中不可能出現的特征數據，再將此特征數據作為幀頭發(fā)送。但是，這種通信方式中，一方面特征數據一般較難找到，大多數情況下都需要用數個(gè)特殊字符組成特征數據作為幀頭;另一方面由于增加了較多的無(wú)用字符(相對于有用數據而言)，從機不得不對特征數據進(jìn)行解碼，使得通信時(shí)間延長(cháng)，造成該從機的時(shí)間浪費。本協(xié)議采用1位幀頭(地址)標志位來(lái)解決幀頭(地址)的識別問(wèn)題。

　　具體方法為：主機首先禁止奇偶校驗，同時(shí)設置奇偶校驗位為Mark標志(相當于設置幀頭標志位DS為1)，再向從機發(fā)送幀頭(地址)。此時(shí)，正處于幀頭(地址)監聽(tīng)狀態(tài)的從機收到主機發(fā)來(lái)的幀頭(地址)后，進(jìn)入中斷服務(wù)例程，讀取主機發(fā)送的幀頭(地址)是否正確，當確認正確后，從機進(jìn)入數據接收狀態(tài)并等待主機發(fā)送數據;否則，仍處于幀頭(地址)監聽(tīng)狀態(tài)并等待主機發(fā)送下一個(gè)幀頭(地址)。主機接著(zhù)禁止奇偶校驗，同時(shí)設置奇偶校驗位為Space標志(相當于設置幀頭(地址)標志位DS為0)，再發(fā)送數據，進(jìn)入數據接收狀態(tài)的從機將正常接收所有數據，然后向主機發(fā)送響應報文，最后釋放總線(xiàn)并重新進(jìn)入幀頭(地址)監聽(tīng)狀態(tài)。

　　單片機通過(guò)串口與傳感器通信，可以方便地采集到瞬時(shí)流量和累積流量，可記錄自上電以來(lái)瞬時(shí)流量的最大值和最小值，具有超量程指示功能。

　　4　Linux移植及Qt應用程序開(kāi)發(fā)

　　本系統在TQ2440開(kāi)發(fā)板上移植了Linux操作系統，并在此嵌入式操作系統平臺上進(jìn)行了簡(jiǎn)易家居智能控制平臺的開(kāi)發(fā)。Linux移植及Qt應用程序開(kāi)發(fā)步驟如圖4所示。

　　圖4　Linux移植及Qt應用程序開(kāi)發(fā)步驟

　　首先是配置開(kāi)發(fā)板所需要的環(huán)境軟件。在開(kāi)發(fā)板環(huán)境建立中，要注意的是對于沒(méi)有串口的機器，一定要先安裝USB轉串口的驅動(dòng)，而在安裝時(shí)務(wù)必注意將電腦與板載串口的波特率設置為一致。這個(gè)沒(méi)設置好，串口通信會(huì )有問(wèn)題。除此之外，還需安裝好串口調試工具及程序燒錄下載工具。

　　其次是搭建Linux交叉編譯環(huán)境。一般的電腦上都是Windows操作系統，要開(kāi)發(fā)Linux嵌入式操作系統，需要安裝虛擬機(例如VMware 等)、基于Linux內核的相關(guān)操作系統(例如Fedora)和交叉編譯器。虛擬機是用來(lái)承載Linux操作系統在Windows機器上運行而設置的，就像虛擬光盤(pán)一樣，是個(gè)虛擬的。交叉編譯器，是用來(lái)編譯和產(chǎn)生系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中各種鏡像文件。

　　接著(zhù)進(jìn)入移植過(guò)程。移植時(shí)一般順序為：編譯Uboot→編譯內核→構建文件系統。

　　最后是Qt應用程序開(kāi)發(fā)。本系統是基于圖形界面開(kāi)發(fā)的。Qt程序開(kāi)發(fā)需要先建立Qtopia開(kāi)發(fā)平臺，然后進(jìn)入編譯目錄，執行編譯腳本，無(wú)誤退出后，再編譯應用程序。編譯應用程序時(shí)，只需進(jìn)入每個(gè)程序目錄，執行make命令。然后，將編譯好的程序的可執行文件拷貝到文件系統的鏡像目錄中，最后將編譯生成的.bin文件燒錄到開(kāi)發(fā)板中即可。

　　結語(yǔ)

　　本文描述的是一種簡(jiǎn)易可行的智能家居聯(lián)網(wǎng)方案，其具有成本低、易于實(shí)現、組網(wǎng)容易等優(yōu)點(diǎn)，但對于更復雜的互動(dòng)功能還存在一定的欠缺。但基于上述主控平臺，只需要調整智能家居的內部局部通信網(wǎng)絡(luò )就可以實(shí)現更加完善的智能家居功能。例如可以不修改主控電路，利用WiFi或ZigBee網(wǎng)絡(luò )來(lái)重新組建家居設備網(wǎng)絡(luò )。