基于ARM與Android的智能家居移動終端

朱嵐

摘 要 本文設計了一款基于ARM和Android的智能家居移動終端來作為智能家居控制器。在ARM平臺上，結合安卓系統，基于WiFi技術構建了以智能家居控制器為中心的家庭內部網絡。具體工作包括：對比了當前較為流行的幾種可用于構建智能家居內部網絡的相關技術，確定以WiFi技術作為家庭網絡通信工具。以ARM核心開發板搭建了智能家居控制器的硬件實驗平臺，實現智能家居的無線控制功能。

關鍵詞 ARM 智能家居 Android WiFi

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A

0引言

本文通過對各種智能家居系統進行分析，針對目前智能家居的背景情況，依托ARM平臺和WIFI通信技術，設計了一種可行的基于網絡的智能家居控制系統，實現信息家電的管理。首先設計了智能家居系統的整體架構，以S3C6410作為智能家居系統的主控制器，家庭內網Zigbee將家中環境和家用電器有機組合在一起，并與Internet和GPRS網絡共同組成了一個安全、方便、舒適的家居環境。

1 Android 系統

本文所設計的智能家居移動終端是基于Android平臺開發的，如智能手機、PPC、PDA等，服務器為基于ARM11架構的Tiny6410嵌入式系統。

1.1 Android的開放性

本系統是基于Android平臺開發的。Android是由開放手機聯盟發布的基于Linux的開源手機平臺。它由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟件組成，是第一個為移動終端專用的真正開放的移動軟件開發平臺。Android移動終端平臺將憑借其出色的優越性超越其他終端平臺。

1.2 Android的系統結構

從軟件分層的角度來看，Android開放平臺由應用程序、應用程序框架、Android Runtime、庫以及Linux內核組成，如圖1所示 。

圖1 Android 系統架構

2智能家居移動終端

2.1智能家居移動終端主要功能

智能家居移動終端的主要功能有家電控制功能、家居安全防控功能、信息采集功能、信息共享和服務功能、家庭娛樂和辦公功能、智能化控制功能

2.2 智能家居移動終端基本構架設計

智能家居系統對于提高現代人類的生活質量，創造便利、安全、舒適的生活空間有著非常重要的意義。智能家居的基本構架如圖2所示。

2.3 智能家居移動終端組成模塊

智能家居移動終端組成模塊如圖3所示。

（1）信息處理模塊：為了使相互獨立的信息家電可以實現信息共享與協同工作，智能家居系統中必須具有專門的信息處理模塊。

（2）通信模塊：如果說信息處理模塊是智能家居系統的大腦，那么通信模塊就是實現信息傳導的神經。

（3）功能驅動模塊：功能驅動模塊是信息流入、流出各個信息電器的接口。

（4）外界信息接口模塊：該模塊可以看成是一個家庭通向外界（如internet）的網關。

3移動視頻監控系統方案設計

3.1移動視頻監控服務器端設計

移動視頻監控服務器是一個嵌入式Android系統，是集高速視頻采集、視頻傳輸、識別與跟蹤目標于一體的智能化嵌入式裝置。它可以通過串口控制攝像機的行為，也可以通過S3C6410的攝像頭接口（Camera）接收CCD攝像機采集的視頻數據，并傳送給硬件編解碼（MFC）模塊進行視頻壓縮，并把得到的經過H.264壓縮的數據通過無線網卡打包發送到無線路由器，服務器端總體框圖如圖4所示。

圖4 移動視頻監控系統服務器端總體框圖

3.2移動視頻監控客戶端設計

（1）Android移動終端應用通過輸入用戶名和密碼（用戶已向服務器注冊用戶名和密碼）登錄終端，并僅以用戶名向服務器發送請求，使用TCP協議。

（2）嵌入式監控服務器接收到請求，通過用戶名查詢對應服務器IP地址及分配端口號，通過TCP協議發送同應，回應中應包含需要監控的端口號。

（3）Android移動終端接收到請求回應，解析出端口號，以此地址、端口及用戶登錄的密碼向服務器發起數據請求，使用UDP協議。此請求采用命令字（包括了對密碼的MD5加密后的數據）。

（4）服務器接收到數據請求，向Android移動終端發送視頻監控數據。

（5）Android移動終端接收到數據后，從緩沖區中讀取數據，調用V4L2接口進行解碼、轉換及顯示播放。

（6）在監控過程中，Android移動終端可以切換通道，即可以切換到不同監視器，包括模擬監視器和數字監視器。Android移動終端發送相應命令到服務器，并接收對應監視器的數據。

（7）在監視過程中，Android移動終端可以設置視頻質量，發送視頻質量等級命令請求到服務器，服務器發送調整幀率后的數據。

3.3圖形界面單元的實現

本設計的界面是基于Android的GUI系統實現的。它由C語言框架和Java語言框架組成。對下層，Android的GUI系統通過調用顯示輸出設備和輸入設備的驅動，從而將Android的軟件系統和底層的硬件聯系起來。對上層，Android的GUI系統提供了Java層次的繪圖結構，Android的Java框架層調用這些繪圖接口來構建各種UI元素，這些繪圖接口也可供Java應用程序層來調用。用戶在Android移動終端啟動軟件進入遠程控制登陸界面，如圖5所示。

圖5 登陸界面

4結束語

本文基于ARM和Android的智能家居移動終端的設計，以Android系統作為智能家居終端設備的操作系統，并在Android系統上使用了MVC模式設計了智能家居主程序，極大地降低了系統各層的依賴，有利于組件的重用。整個系統充分利用了Android 內部資源，極大地提高了開發效率。實驗結果表明，系統的穩定性極高，具有較強的實用性。

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