基于GD32 MCU的綠色智能家居

3.1.1 主控芯片——GD32MCU

　　本文采用的GD32MCU，型號為GD32F103VKT6，該芯片具有3072KB的FLASH、96KB的SRAM、10個(gè)基本通用定時(shí)器、2個(gè)高級定時(shí)器、2個(gè)基本定時(shí)器、5個(gè)UART、3個(gè)12位16個(gè)通道ADC、2個(gè)12為DAC、以及看門(mén)狗(WDG)、內部時(shí)鐘(RTC)、I2C、SPI、CAN2.0、USB2.0等豐富資源。

3.1.2 GSM模塊

　　GSM主要用于短信報警，該型號為SIM300，利用GD32MCU的UART與該模塊進(jìn)行通信，通過(guò)發(fā)送AT指令可以在主人家里遇到狀況時(shí)以短信形式告知主人。

3.1.3 TFT觸控彩屏

　　采用320*240分辨率2.8寸TFT電阻屏，利用GD32外部存儲控制器(EXMC)總線(xiàn)直接驅動(dòng)TFT數字彩屏。這種方案對相應的寄存器進(jìn)行配置后就可以自動(dòng)向TFT數字彩屏發(fā)送數據，無(wú)需CPU參與，讓CPU有足夠時(shí)間來(lái)處理其他程序。

3.1.4 輸入控制

　　采用了4*4按鍵和彩屏觸摸輸入控制，可選擇任意一種方式進(jìn)行各項操作，例如，鎖屏、鎖定系統、修改報警溫度、修改時(shí)間、修改密碼、修改通知手機號、關(guān)閉各種報警開(kāi)關(guān)等。采用GD32MCU進(jìn)行這些復雜的操作編寫(xiě)系統運行穩定、順暢、進(jìn)行仿真調試方便。

3.1.5 光控LED

　　采用GD32MCU的內部ADC采集光敏電阻電壓，從而實(shí)現LED白天自動(dòng)關(guān)、晚上自動(dòng)開(kāi)啟的功能。

3.1.6 紅外檢測

　　紅外檢測裝置由發(fā)射管和接受管構成，接受管是個(gè)具有光敏特征的PN結，通過(guò)LM393比較器后可以得到供MCU識別的IO電平，需要注意的一點(diǎn)是，比較器輸出結構一般是集電極開(kāi)漏(OC)，需要注意到GD32MCU的IO口可以配置多種模式，例如輸入口有上拉輸入、下拉輸入，輸出口有推挽輸出、開(kāi)漏輸出。

3.1.7 其他模塊

　　該家居模型還安裝了DS18B20溫度傳感器、人體熱釋電紅外傳感器和采用內部PWM驅動(dòng)的報警蜂鳴器，由于篇幅有限，故不贅述。

3.2 智能家居模型軟件構架

　　軟件架構如圖2所示，程序初始化后進(jìn)入主循環(huán)，初始化主要包括了系統時(shí)鐘、溫度傳感器、FLASH存儲器、圖形界面、蜂鳴器、報警和定時(shí)器的中斷初始化。主循環(huán)的主要任務(wù)是控制顯示屏背光、顯示屏界面元素的刷新、按鍵的處理等。其中按鍵處理子程序有多個(gè)，根據程序所處的不同狀態(tài)，會(huì )動(dòng)態(tài)掛載不同的子程序。定時(shí)器3負責三個(gè)任務(wù)，其中按鍵掃描的頻率比較高，通過(guò)隊列方式傳遞鍵盤(pán)數據;門(mén)禁的定時(shí)用于產(chǎn)生自動(dòng)關(guān)門(mén)信號;每隔一段時(shí)間檢測一次溫度。定時(shí)器6負責門(mén)禁檢測，通過(guò)紅隊對管對進(jìn)出門(mén)進(jìn)行掃描，同時(shí)也提供震蕩頻率驅動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報警。所有定時(shí)器管理的任務(wù)都只實(shí)現檢測，通過(guò)消息的方式傳遞檢測到的數據，主循環(huán)的任務(wù)根據共享內存中的數據完成相應任務(wù)。

4 智能家居模型實(shí)現的功能

　　在智能家居模型中充分利用了GD32 MCU的內部資源和相應功能，模擬了智能家居的場(chǎng)景，系統啟動(dòng)后，采用菜單操作，可設置密碼、修改預存手機號碼、修改異常溫度值，還可通過(guò)短信方式獲取系統密碼，具有太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電功能，通過(guò)紅外方式檢測進(jìn)出門(mén)，利用熱釋電紅外傳感器檢測非法入侵，可將火災和非法入侵等信息利用短信進(jìn)行報警，還實(shí)現了溫度檢測和電子鎖等功能，在后續工作中將增加手機APP客戶(hù)端控制功能。

5 GD32 MCU應用前景

　　該MCU產(chǎn)品主要面向工業(yè)和消費類(lèi)嵌入式應用，如圖5所示，GD32 MCU適用于工業(yè)自動(dòng)化、人機界面、電機控制、安防監控、智能家居家電及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

　　中國的IC行業(yè)在全球中一直處于落后的地位，很多電子產(chǎn)品的核心IC都來(lái)源于國外半導體廠(chǎng)商。2014年12月12日，在《電子產(chǎn)品世界》雜志舉辦的“2014年度電子產(chǎn)品世界編輯推薦獎”評選中，兆易創(chuàng )新 GigaDevice GD32 系列Cortex-M3內核微控制器系列產(chǎn)品獲得“最佳本土芯片”大獎。相信在不遠的將來(lái)，GD32 系列MCU將得到更廣泛的應用!

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