嵌入式系統在智能家居中的應用

汪家樂

利用嵌入式系統來構建智能家居系統，使得用戶可以根據實際需求來進行操作，不僅可以提高生活水平，并且與其他系統相比，其在運行上具有更高的穩定性。本文對嵌入式系統在智能家居中應用要點進行了簡單分析。

【關鍵詞】嵌入式系統 智能家居 系統構建

智能家居系統逐漸被廣泛的應用到實際生活中，其具有建筑、網絡、設備自動化為一體特點，營造健康、舒適、安全居住環境，對提高生活質量具有重要意義。以嵌入式ARM體系結構為開發平臺，結合linux操作系統，構建一個功能完善的智能家居系統，切實滿足實際生活需求。

1 嵌入式系統特點分析

嵌入式系統結合了軟件系統與硬件系統，將計算機技術作為基礎，確定各項應用功能為系統核心，根據實際需求，來對軟硬件進行剪裁設計，保證其體積、能耗、功能以及運行等各方面均可以達到設計標準，完全滿足應用需求的計算機系統。嵌入式系統體系結構主要包括基礎硬件設備、嵌入式操作系統以及應用軟件三部分。其中，硬件設備包括存儲器、嵌入式微處理器、輸入/輸出接口以及通用設備接口，且嵌入式微處理器為整個硬件系統的核心，要求其具有穩定性與高效性。而操作系統需要支持嵌入式系統應用軟件運行，包括與硬件關聯的底層驅動軟件、通信協議、系統內核、標準化瀏覽器等，主要對整個系統資源進行分配、調度、控制。

2 嵌入式系統在智能家居系統中應用要點

2.1 系統控制平臺設計

2.1.1 PC機

確定PC機為主控制器，可以有效連接整個智能家居系統內所有設備和局域網，可通過管理軟件，對系統內所有設備進行管理。對比其方式可以大大縮短開發周期，且開發難度低，但是運行功耗大。

2.1.2 嵌入式微處理器

與普通計算機相比，其去除了微處理器內冗余部分，僅保留與嵌入式系統關聯密功能部分，并且可以與GPRS通信接口、通用串行端口、GSM通信接口、TCP/IP通信單元以及藍牙模塊接口等進行有效連接，將各項元件單元與嵌入式微處理器一起設置在同一芯片上，縮小處理器體積的同時，還可以降低運行功能，降低了開發成本。

2.2 硬件系統設計要點

2.2.1 藍牙模塊

此模塊為集成藍牙功能的芯片，包括藍牙數據模塊與藍牙語音模塊。可應用BlueCore4-Flash系列藍牙芯片為基礎的藍牙適配器，具體為BTS4504C1H型號的標準RS232串口藍牙適配器，可支持藍牙2.1規范，并設置有外置天線，100m有效通信，以及標準RS232無限制模式接口。

2.2.2 藍牙協議棧

BlueCore4-Flash提供的藍牙協議棧固件在RISC微控制器上運行，符合藍牙1.1規范，軟件內部結構使RISC微控制器與和主機處理器應用不同方法來承擔藍牙技術處理過程產生的支出，其中上層協議棧可以在芯片以及主機處理器上運行。選擇BlueCore HCI藍牙協議棧，其在運行時內部處理器執行藍牙協議棧到主機控制器接口，并且由主機處理器來提供全部上層協議棧。對于HCI藍牙協議棧，包括基帶層、主機控制接口和鏈路管理層三部分，還具有標準的USB1.1與UART HCI傳輸層，最大可以支持7個從設備工作。

2.2.3 ARM硬件

（1）核心處理器芯片。應用linux系統為嵌入式操作系統，對智能家居系統內各功能進行調度和控制，同時還要兼顧分析微處理器片內存儲器容量以及芯片外圍電路擴展因素限制，最終確定應用S3C2440A芯片，開發板在選擇應用FL2440。

（2）嵌入式開發板。FL2440開發板為核心板加底板組合形式，其中核心板共六層，底板兩層，在實際運行中具有較高的可靠性，可以穩定運行在400MHz時鐘頻率上，并且還具有豐富的接口，具有強大的操作功能，可以適用于各種手持設備、消費類電子設備等開發。

2.3 軟件系統設計要點

2.3.1 交叉編譯環境

本系統運行程序平臺為嵌入式S3C2440開發板，存儲空間和運算能力較低，無法在ARM平臺上完成編譯，便需要建立交叉編譯環境。即在普通PC機上成功編譯程序后，利用串口或USB將編譯好的程序加載到ARM板子內，進而實現程序所具有的功能。

2.3.2 Linux內核移植

主要分為內核配置、建立依賴關系、建立內核、下載到開發板，以及制作文件系統和下載文件系統幾個步驟。

2.3.3 Web服務器移植

主要包括源碼解壓、建立makefile文件、修改makefile文件、得到boa可執行文件、完成boa配置等階段，最后在主機linux瀏覽器內輸入開發板IP地址，假如可以正確訪問到索引頁面，則證明Web服務器移植成功。

3 結束語

智能家居系統的構建與應用，對改善生活水平具有重要意義。將嵌入式系統應用到智能家居中，需要基于嵌入式技術特點進行分析，根據智能家居系統實際功能要求，對硬件和軟件系統進行優化設計，確保可以滿足應用要求。

參考文獻

[1]吳禹星.嵌入式系統在智能家居中的應用[J].信息與電腦（理論版），2015（09）：60-61.

[2]明航.智能家居中嵌入式系統的應用[D].武漢：湖北大學，2013.

作者單位

湖北工程學院 湖北省孝感市 432100