基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)的設計

單正翔

【摘 要】本文介紹了一種新型的基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)采用Windows IoT作為系統(tǒng)的軟件平臺，將其運行在以開發(fā)板為基礎的硬件平臺，從而實現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)。利用服務器作為服務端連接控制端和受控端，實現(xiàn)對智能家居的控制。在系統(tǒng)的軟件部分，通過編寫在Windows IoT上運行的程序來控制智能家居。

【關(guān)鍵詞】WindowsIoT；物聯(lián)網(wǎng)；智能家居

0 引言

隨著微電子技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，智能家居正逐漸成為人們生活中必不可少的一部分。智能家居能夠?qū)⒂嬎銠C網(wǎng)絡通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和傳感控制技術(shù)與家庭生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，通過統(tǒng)籌管理，使家居生活可以更加舒適和方便。目前智能家居是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要研究方向，有著非常優(yōu)秀的發(fā)展前景。

Windows IoT是微軟公司推出的一種嵌入式系統(tǒng)。它包含企業(yè)版（IoT Enterprise），移動版（IoT Mobile Enterprise）和核心版（IoT Core）。其中核心版本可以用于低內(nèi)存和存儲空間的小型設備，目前開發(fā)者可以免費使用。Windows IoT通過為智能設備提供智能化的物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，簡化了物聯(lián)網(wǎng)。Windows IoT能將Windows的各種功能帶到物聯(lián)網(wǎng)設備。包括更新設備，使用強大的工具保護和管理這些設備，并將設備連接到云，并且適用于各種協(xié)議和平臺。

當今時代，智能手機，平板電腦以及路由器等智能設備的普及給了智能家居的發(fā)展提供了各種可能性。本文將利用Windows IoT設計一種智能家居系統(tǒng)，使人們在日常生活中可以非常方便的方式進行多成員、遠程和實時的智能家居體驗。

1 系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)由三部分組成，包括受控端、服務端以及控制端。其中受控端由受控器和家居設備兩部分組成。本系統(tǒng)的控制端與受控端通過服務端而連接。

1.1 控制端

控制端可以是智能手機、平板電腦或者其他各種智能設備。智能手機和平板電腦通過網(wǎng)絡實現(xiàn)與服務端的連接，并且通過客戶端通過Web層面對服務端發(fā)送數(shù)據(jù)和添加命令。

1.2 服務端

服務端采用云計算技術(shù)，是受控端和控制端之間的橋梁。它可以把控制端的命令和數(shù)據(jù)傳送給受控端，從而實現(xiàn)控制端對受控端的控制，以及對受控端數(shù)據(jù)的發(fā)送。

1.3 受控端

受控端包含受控器和家居設備兩部分。受控器中安裝Windows 10 IoT Core系統(tǒng)，并與家具設備連接。家具設備可以是各種家用電器。Windows 10 IoT Core可以運行在多款物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板中。在本設計中，以樹莓派3（Raspberry Pi 3）為受控器，來控制燈的開關(guān)。

2 Windows IoT的安裝

2.1 下載工具

在電腦上下載Windows 10 IoT Core的安裝工具，工具可以在微軟的官方網(wǎng)站上下載到。

2.2 安裝系統(tǒng)

打開Windows 10 IoT Core的安裝工具，將SD卡插入電腦，點擊安裝新設備，從下拉列表中選擇樹莓派3。輸入要連接的設備名稱和密碼。然后點擊安裝，此時會彈出一個顯示進度的窗口。這一步可能需要幾分鐘，具體時間取決于SD卡的速度如何。

安裝完成后，就可以把SD卡插入樹莓派3并且運行了。

2.3 連接開發(fā)板至互聯(lián)網(wǎng)

進入“我的設備”，找到開發(fā)板的名稱，然后單擊“配置設備”。樹莓派3本身帶有WiFi適配器，可以直接連接至WiFi網(wǎng)絡。

2.4 配置開發(fā)板

進入“我的設備”，在列表中選擇開發(fā)板，可以進行其它的各種設置。

3 系統(tǒng)軟件設計

在軟件設計之前，需要配置服務器。本系統(tǒng)需要建立兩個程序。一個程序在開發(fā)板上運行，接受服務器發(fā)來的信息并且控制燈的開關(guān)，完成信號收發(fā)的功能。另外一個是發(fā)送信號的程序。

Windows IoT可以使用Visual Studio Community 2015進行軟件開發(fā)。建立一個UWP工程，選擇“Windows IoT Extensions for the UWP”。

首先定義連接燈的GPIO控制器和PIN，然后配置服務器的屬性，構(gòu)造函數(shù)中，啟動GPIO控制器和連接燈的PIN。

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)設計完成后，經(jīng)過各種充分的實驗，系統(tǒng)工作非常穩(wěn)定。點擊開關(guān)按鈕，燈隨著按鈕的開關(guān)點亮。

5 結(jié)語

本文設計了一種基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)，其中介紹了系統(tǒng)的整體框架和軟件的設計。相對于其他智能家居系統(tǒng)來說，本系統(tǒng)可以降低系統(tǒng)的操作難度、降低了用戶的成本，而且實現(xiàn)了跨平臺間的簡單操作。采用基于Windows IoT的智能家居系統(tǒng)， 不僅可以實現(xiàn)各種功能，開發(fā)還相對簡單，使得智能家居的發(fā)展更加平民化。

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[責任編輯：田吉捷]