嵌入式智能硬件與上位機快速配置與交互方法設計與實現

黨梓杰++賀鳴升

摘要：在物聯網的影響下， 目前的智能家居可以說是物聯化的體現， 智能家居通過物聯網技術將家中的各種設備連接在一起，提供從家電控制、防盜報警、環境監測、家庭成員健康狀況監測等多種功能和手段[1]。但是目前存在的智能家居設備與移動端之間的初始化連接卻存在著用戶體驗差，周期長等缺點。本文提出了用多播的形式來進行數據的傳輸的方法，傳輸效率高，用戶體驗好。

關鍵詞：物聯網 智能家居 設備連接

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0164-01

1 智能硬件與上位機交互系統存在的問題

目前的智能家居的設計當中，家居網絡與外界的通信大多以路由器為媒介加入到互聯網當中，略微傳統的交互方式中，由智能硬件開啟AP，手機客戶端連入家居網絡當中進行通信，或者使用比較傳統的WPS快速方式使得移動設備加入到路由器的網絡當中。目前，這些交互方式均存在著用戶體驗差，周期長，后期維護難等一系列的困難，不利于用戶的使用和整個的市場的推廣。

2 智能硬件與上位機的交互設計

2.1 交互思路

智能家居系統中，家居的硬件需要與移動端進行一定的數據交互[2]，而路由器是兩者連接的媒介，還負責與互聯網進行連接。但是智能硬件在初始化的過程中需要得到路由器的連接信息才能加入路由器網絡。與傳統的PC或者移動端相比，智能硬件無法進行輸入，因此連入路由器的網絡是一個巨大的問題。

利用嵌入式設備和移動端交互中的網絡協議，在組播網絡幀頭中，有一部分是保留的，我們可以把有效信息放置于802.11幀頭中我們可以利用這部分來保存路由器信息和控制信息，然后不斷的進行廣播，嵌入式設備收取廣播幀得到需要的信息，連接路由器，然后根據其中的控制信息可以來進行硬件控制。

802.11幀中Address1或Address3是目的MAC地址，可以使用MAC地址的后1個或2個字節進行有效信息的傳遞。例如傳輸“AP_NAME”需要4個802.11幀，幀的編號可以通過報文長度來確定，如圖1所示。

本文創新性的提出了一種利用多播方式來實現嵌入式硬件與移動端進行交互的設計方法。主要思想是基于802.11幀頭的信息嵌入機制，具有很強的靈活性以及可移植性。通過將路由器信息嵌入到多播幀當中，嵌入式智能設備能夠快速的得到路由器信息并加入其中。

2.2 數據傳輸

報文采用UDP的多播，傳遞到智能硬件上的信息包括SSID長度，SSID，密碼和密碼的長度。長度的傳輸和內容的傳輸應該分開。首先向固定的IP地址發送多播報文，IP地址當中嵌入SSID和密碼的長度。然后向另外一個IP地址中發送多播報文，IP地址內嵌SSID和密碼。考慮到SSID的長度，需要修改IP地址，在其中加入一個順序位。智能硬件收到報文后，根據順序位組裝收到的內容，然后根據SSID和密碼長度切分，最后就得到完整的SSID和密碼。根據SSID和密碼就可以去連接路由器。

例如SSID為test，密碼為12345678，前兩位設置為224和88，則配置過程中手機APP應當循環向下列地址發送多播報文。建議頻率為1秒發送100個包。報文格式如表1所示。

3 結語

綜上所述，隨著智能家居的發展，智能硬件如何通過與移動端的交互成為了急需解決的重要問題。通過利用嵌入式設備和移動端交互的網絡協議，在幀信息中進行有效的存儲連接信息，可以達到智能硬件的快速配置和交互。

參考文獻

[1]蒲海濤.物聯網環境下基于上下文感知的智能交互關鍵技術研究[D].青島：山東科技大學，2011.

[2]朱璟，李世國.物聯網環境下的新型智能家電之設計思考[J].包裝工程，2010，31（16）：70-73.