一種基于S5PV210芯片的智能家居系統設計

　　摘要：提出了一種基于S5PV210芯片的智能家居系統的設計方法。在基于S5PV210處理器和linux2.6.30內核的嵌入式系統平臺上使用QT開(kāi)發(fā)了軟件系統和人機交互界面，控制各種傳感器采集信息以及TC35i等模塊，并配置實(shí)現了Boa服務(wù)器;利用CGI實(shí)現了客戶(hù)端瀏覽器和嵌入式Web服務(wù)器之間的交互;設計了基于STC89C52的門(mén)禁系統。

　　關(guān)鍵詞：智能家居;S5PV210;TC35i;BOA

　　智能家居(Smart Home)是融合了計算機、通信、控制技術(shù)于一體的現代智慧家居解決方案，目前，國內外各種類(lèi)型的智能家居產(chǎn)品越來(lái)越多。但一部分采用低性能的CPU作為主控芯片，無(wú)法在智能家居系統中集成更復雜的任務(wù)。還有一部分在控制系統上沒(méi)有開(kāi)發(fā)出更友好的人機界面(GUI)，使用戶(hù)無(wú)法完成便捷的操作。在對智能家居進(jìn)行充分的研究之后，結合當前較先進(jìn)的CPU芯片提出了一種方便、快捷、高效的智能家居系統，以基于S5PV210處理器和linux2.6.30內核的嵌入式系統平臺，采用溫度傳感器DS18B20、人體熱釋電紅外傳感器、氣體傳感器、攝像頭等各類(lèi)傳感器全方位監控家庭信息;使用GSM模塊使用戶(hù)可通過(guò)短信進(jìn)行控制并且將傳感器信息反饋給用戶(hù);并搭建BOA服務(wù)器結合CGI技術(shù)實(shí)現客戶(hù)端和嵌入式服務(wù)器的數據交互，用戶(hù)可以通過(guò)internet遠程監視和控制家電的運行狀態(tài);系統控制界面采用QT技術(shù)開(kāi)發(fā)，并開(kāi)發(fā)出了基于主從機式的門(mén)禁系統。

　　1 智能家居系統組成

　　系統組成如圖1所示，系統采用三星公司的高端ARMCortex—A8 S5PV210處理器作為主控芯片，并由多種傳感器、LCD顯示、GSM通信、以太網(wǎng)通信以及門(mén)禁系統等部分構成。人機交互采用3種方式;主控制系統將各種信息集成顯示到LCD顯示屏上并通過(guò)觸摸屏控制并設置;系統建立Web服務(wù)器，用戶(hù)可通過(guò)internet遠程訪(fǎng)問(wèn)系統;用戶(hù)可通過(guò)GSM方式與系統交互;門(mén)禁系統采用主從機方式設計，主控芯片采用STC89C 52。

　　系統軟件開(kāi)發(fā)首先在系統移植linux2.6.30內核，在此平臺下開(kāi)發(fā)相應硬件的驅動(dòng)程序;使用QT-creator編寫(xiě)人機交互界面;在linux2.6.30下配置Boa服務(wù)器;CGI程序主要實(shí)現遠程客戶(hù)端瀏覽器與服務(wù)器之間控制的數據交互;使用AT指令控制GSM模塊與用戶(hù)手機通信。

　　2 系統硬件設計

　　硬件設計主要介紹各種傳感器電路，門(mén)禁系統以及GSM電路3部分。

　　2.1 傳感器電路

　　各傳感器有相應的驅動(dòng)電路，將其數據輸出口與S5PV210處理器的GPIO口相連，各傳感器電路的連接遵循相應的電路連接規范。

　　2.2 門(mén)禁系統電路設計

　　門(mén)禁系統采用單片機STC89C52芯片作為主控芯片，由單片機、矩陣鍵盤(pán)、報警電路、LED指示燈顯示組成，電路設計如圖2所示。系統能完成開(kāi)鎖、修改密碼、當操作錯誤的次數大于系統設置的極限時(shí)，系統在報警的同時(shí)還會(huì )鎖定系統以加強密碼鎖的安全性，系統還具有節電和掉電保護等功能。密碼設置在主控系統上LCD觸摸屏上設置，系統初始化密碼為012345，利用93c46芯片掉電保護功能，對修改后的密碼自動(dòng)存儲。根據單片機的返回值，在主控系統QT編寫(xiě)的界面上可以控制門(mén)的打開(kāi)以及顯示門(mén)的狀態(tài)信息。

　　2.3 GSM模塊電路設計

　　TC35i模塊有40個(gè)引腳，通過(guò)一個(gè)ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)連接器引出。這40個(gè)引腳可以劃分為5類(lèi)，即電源、數據輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。S5PV210通過(guò)擴展的MAX232芯片實(shí)現串口通信，TC35i模塊連接到9針的D型插座上，其連接電路如圖3所示。用戶(hù)可通過(guò)GSM短信功能完成與智能家居控制系統的通信，并獲取家庭內各傳感器以及門(mén)禁系統的狀態(tài)。

　　3 系統軟件設計

　　3.1 QT編程

　　本系統使用Qt creator中的Qt設計器設計主控系統程序的人機交互界面，遵循QT/embedded編程一般規則編寫(xiě)代碼，首先實(shí)現了各種電氣設備、傳感器系統、門(mén)禁系統、GSM通信的相關(guān)功能控制和設置以及家庭娛樂(lè )功能，然后在主程序中添加國際化和中文支持，最后編譯并通過(guò)NFS進(jìn)行系統測試。

　　主界面類(lèi)名為SmartHome，繼承自QWidget類(lèi)。在其頭文件內聲明了6個(gè)功能界面對象，應用到QListWidgetItem和QListWidget兩個(gè)類(lèi)以及mouseMoveEvent方法管理這六個(gè)行為，使其具有顯示隱藏功能。

　　主界面程序實(shí)現

　　3.2 BOA服務(wù)器的配置與移植

　　BOA服務(wù)器是一個(gè)小巧高效的、特別適合嵌入式系統的單任務(wù)的web服務(wù)器，它可以運行在linux下并支持CGI。本系統中，首先完成在linux下Boa源代碼的下載、修改和交叉編譯，在etc目錄下面新建boa文件夾，將可執行文件boa及boa.conf放置到該目錄下，并將mini.typ es復制到etc目錄下，在對boa.conf和mini.types兩個(gè)文件完成配置，最后在終端運行./boa&。

　　3.3 客戶(hù)端網(wǎng)頁(yè)

　　JavaScript是一種廣泛用于客戶(hù)端Web開(kāi)發(fā)的腳本語(yǔ)言，它基于對象和事件驅動(dòng)并具有相對安全性，常用來(lái)給HTML網(wǎng)頁(yè)添加動(dòng)態(tài)功能，比如響應用戶(hù)的各種操作。CSS(Cascading Style Sheet)可譯為“層疊樣式表”或“級聯(lián)樣式表”，它定義如何顯示HTML元素，用于控制Web頁(yè)面的外觀(guān)。通過(guò)使用CSS實(shí)現頁(yè)面的內容與表現形式分離，極大提高了工作效率。樣式存儲在樣式表中，通常放在部分或存儲在外部CSS文件中。利用CSS和JavaScript編寫(xiě)客戶(hù)端網(wǎng)頁(yè)界面如圖4所示。

　　4 結論

　　經(jīng)測試，本系統安全可靠，性能穩定，可以使用主控系統界面便捷的對家居系統的各個(gè)功能完成設置與控制，本地客戶(hù)還可通過(guò)一臺上網(wǎng)的計算機或一部手機即可以靈活方便實(shí)現對家居系統完成監控。此系統工作穩定，擴展性強，配置靈活，功能豐富，具有良好的移植性、通用性，具有廣闊的應用前景。

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