基于Cortex—A8智能家居系統的設計與實現

摘 要：本文設計了一套低成本無線智能家居系統的解決方案，具有安全，可靠，穩定的顯著特點，以及智能家居系統市場的廣大前景.本文還闡明了系統的體系結構，詳細介紹了系統軟件和硬件部分的設計與實現。并對關鍵技術（GPRS、24L01）的流程做了詳細的闡述。

關 鍵 詞：無線智能家居；GPRS；24L01

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A

1 引言

本系統主要分為服務器端、控制端和客戶端。服務器端為ARM板，承擔信息采集，本地監控的任務，ARM板采用了Linux系統，Linux以其體積小、可裁剪性和可移植性等特點被廣泛地應用在嵌入式領域[1]；控制端為外圍硬件設備，接收信息，控制設備；客戶端為手機端，實現與服務器的交互，遠程監控的作用。本文所涉及的智能家居系統具有如下優點：（1）通信用到TCP協議，無線通信，可靠性強；（2）成本低 ；（3）多方式接入；（4）可擴展性強；（5）界面友好 。本文重點分析服務器端程序設計與硬件單片機端程序設計所需關鍵技術。

2 系統體系結構

本系統服務器端ARM外與OpenWRT路由器連接再與單片機主控板連接，單片機主控板中插入24L01模塊，24L01模塊通信時廣播信號給其余24L01模塊，其余24L01模塊分別接入不同的單片機系統中，單片機系統中接入外圍硬件電氣設備。系統結構圖如圖1所示。

3 軟、硬件設計

智能家居服務器軟件分為四個模塊，開機后，進行初始化操作，獲取系統時間并在主界面上顯示出來，服務器作為Socket通信中的客戶端，等待與路由器服務器連接，進而可以獲取硬件傳來的信息。

結構模塊中第一個模塊為獲取信息模塊，對溫濕度傳感器傳來的信息進行獲取，顯示在主界面上，且單片機會每隔一分鐘向服務器端發送各個傳感器的狀態，服務器進行協議分析，分析出家中的安全狀態；第二個為報警狀態，當接收到的信息中進行協議分析發現危險時，會向房主發送短信，報告家中危險，同時家中蜂鳴器響起，發出警報；第三個為發送模塊，可以發送指令，控制硬件開關的閉合；第四個為設置模塊，有定時功能，可以在操作界面設置電器的開關時間，設置成功后，到達設置時間，即可觸發開關，啟動或關閉電器。

硬件部分中的一個主角為24L01模塊。此模塊有工作穩定可靠、傳輸速率高、體積小、成本低、功耗低[2]。具有自動應答和自動在發射功能，它與單片機主控板相連，即為一個單獨的功能模塊，可以自由移動，不受外圍連接電線煩惱。切擴展性強。

4 關鍵技術分析

4.1GPRS線程監聽

此系統用到了GPRS模塊，GPRS中最重要的兩個功能：發短信和收短信，發短信可以在你需要的時候發送，而收短信則不定，需要實時監聽，所有GPRS的基本AT指令都一樣，而他們的返回字符確因為不同型號模塊而有所差別，線程中要做的就是不斷地寫入AT指令，接收返回字符，判斷如此循環。本系統用到GPRS模塊中解析AT指令返回字符流程圖大致如圖3所示。

4.2 24L01

24L01程序包含了主機程序和從機程序。主機程序包含串口通信和24L01通信，其中串口通信關鍵在于分析WIFI傳回的串口信息，24L01通信關鍵在于發送給不同的從機，根據從機的接受地址不同，從而實現了1對多的操作。從機程序，關鍵在于分析主機傳回的信息，通過接受主機24L01傳回的數據從而做出相應的操作，同時有 的從機需要將自己的傳感器檢查到的信息實時傳回給主機，我是通過定時器來實現，每隔多長時間該從機主動與主機配對，如果當時主機不忙，就會將數據傳回給主機，忙則等待。

4.3 協議指令

本系統定義了控制端與服務器的通信指令協議，如表1所示。

6 結論

本文設計的智能家居系統，可操作性強，兒童、老年人也易上手，安全、穩定，能保證家庭安全，易于擴展外圍硬件設備及后期建設擴大系統規模。可以長時間運行，外圍硬件只需電池供電即可，低耗能，前景好。

參考文獻

[1] 周敬瓊.基于嵌入式Linux的智能家居系統的研究[D].武漢科技大學，2010.

[2] 丁永紅，孫運強.基于nRF24L01的無線數傳系統設計[J].國外電子測量技術，2008（4）：15-17.

[3] 蔡志明，等，著.精通QT4編程（第2版）[M].北京：電子工業出版社，2011.