基于OpenWRT的智能家居系統設計

李慶光+++覃曉+++黃芳貴

摘 要：結合單片機STC89C52控制終端，以OpenWRT為系統的RT5350智能路由器，進行智能家居的系統設計。該系統以RT5350智能路由器為核心，對該路由器進行OpenWRT系統移植并在路由器上構建服務器應用程序，通過因特網網絡的功能，以求完成家庭內部環境的監測及內部家居設備的監控。

關鍵詞：智能家居；OpenWRT；RT5350；智能路由器；STC89C52

1 概述

本次設計采用宏晶公司推出的STC89C52RC作為主控MCU，通過網絡訪問路由器，再通過路由器的串口與MCU進行通訊。OpenWRT作為一個開源Linux嵌入式系統平臺，適用于路由器，且操作便捷。本次設計通過對該系統的學習，設計出了結合STC89C52、OpenWRT智能路由器、可控終端的智能家居系統，進而實現便捷的智能家居。

2 系統整體設計

本次系統設計采用EasyMIPS-RT5350開發板并裝載OpenWRT系統作為智能路由器，EasyMIPS-RT5350外置接口配置豐富，擁有多個串口、I/O和USB口，引腳還可以通過信號指示。經過該模塊公司多年研究，其技術已越發成熟、功能日漸豐富，充分滿足智能路由器的研究開發。

系統工作流程圖如圖1：

3 硬件設計

3.1 智能路由器設計

本次創新設計，主要信息傳遞核心設定為智能路由器。綜合考慮可行性、成本、時效性等因素后，決定采用RT5350開發板作為智能路由器的硬件平臺，Openwrt作為路由器嵌入式系統。Openwrt系統的固件開發主要平臺為安裝Ubuntu12.04系統的VMware虛擬機，在此系統完成固件的編譯以及軟件包的制作以及集成。將制作成功的Openwrt固件通過tftpd32和SecureCRT軟件燒錄至路由開發板完成智能路由器的制作。制作完成后電腦PC端或者APP通過WIFI連接到智能路由器，智能路由器通過串口線與單片機進行通訊，再由單片機通過I/O口控制相應外部設備完成控制。以下為智能路由器各個模塊功能的詳細介紹。

3.1.1 RT5350

RT5350作為本次設計的硬件平臺主控芯片，基于設定的Openwrt固件，只要使用者提供很少的外部設備就可以實現性價比非常高的2.4GHz 802.11n無線產品，由于其具備802.11n無線技術，可以完成大范圍高吞吐量的網絡要求。

3.1.2 Openwrt

Openwrt是本次設計路由器系統，是路由固件行列的一匹黑馬，作為完全開放式的小型Linux系統，源代碼完全開放，更易于我們的開發，可比喻為一部智能手機，而且其開放的軟件包豐富多樣，路由器只需安裝OpenWRT系統之后，將可以按照自身需要，安裝、卸載軟件包，以求滿足我們的功能需要，升級方便快捷。綜上所述，本次路由開發，決定使用OpenWRT作為路由器基礎固件，在此過程中，又刷入了視頻檢測、數據無線傳輸等軟件包，以求實現基礎要求，Make menuconfig對固件設置，令其滿足路由板硬件要求。Make V=99，進行固件編譯，首次編譯時將花費較長時間，編譯成功后通過tftpd32燒寫路由固件。而路由器硬件則選擇RT5350開發板，并給板子添加1602LCD顯示屏、無線傳輸模塊等外部設備，組成本次設計使用的智能路由器硬件條件。

3.1.3 設置路由器IP地址

由于研究設計過程中，我們也會涉及到其他路由器的實用，而路由器的IP地址一般都為192.168.1.1，以防開發板與其他路由器IP重復，需要修改開發板IP地址才能進行深入的研究。

3.1.4 路由器添加Web界面

在完成路由器基礎固件的搭建后，還需要添加Web界面至自己的開發板，添加時需要將LuCI配置入Openwrt源碼中，進入Openwrt頂層源碼目錄為第一步，緊接著輸入Make menuconfig指令。

在彈出的可視化配置窗口中對其進行正確配置，并打上*給系統配置上Web界面，緊接著再次make V=99編譯，編譯完成后再次將固件通過Tftpd32燒寫入開發板，之后就可以通過瀏覽器訪問路由器Web界面對路由器的詳細信息進行了解了。

3.1.5 開發板與Windows互傳文件。作為智能路由器，我們有時需要登錄路由器查看或移動其中的軟件包，而移動文件我們需要用到SSH服務器。SSH建立在應用層和傳輸層基礎上的安全協議。SSH是相對其他網絡協議更可靠的網絡協議，旨在提供安全協議進行遠程登錄會話和其他網絡服務。SSH最初是UNIX系統上的一個程序，后來迅速擴展到其他操作平臺。使用正確時，可以彌補網絡漏洞SSH。SSH客戶端為多個平臺。幾乎所有的UNIX平臺-包括HP-UX，Linux和AIX，Solaris和Digtal UNIX，IRIX等平臺，都可以運行SSH。

3.2 終端模塊

3.2.1 溫濕度傳感器

為了測量室內的溫濕度，使用的傳感器為DHT11，該傳感器包括一個電阻式濕度測量裝置和一個NTC溫度測量裝置，以及與一個高性能的8位微控制器相連。由單片機微處理器簡單的做出電路連接之后能夠局部濕度和溫度的實時采集。

3.2.2 人體紅外傳感器

熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動發射的紅外線而輸出電信號的傳感器。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測器，它可以作為紅外激光的一種較理想的探測器。

4 軟件設計

4.1 STC89C52單片機控制程序編寫

本次主控MCU的控制程序所用的編程平臺是Keil uVision4，Keil uVision4是凱爾德國公司生產的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，采用傳統的C語言的語法，通過與匯編語言比較，C語言的功能，結構，可讀性、維護上優勢明顯，很容易使用，而且還大大提高了工作效率和降低項目開發周期，他還可以嵌入匯編，你可以在關鍵的位置嵌入，接近編譯程序所能達到的效率。

4.2 Openwrt智能路由器固件編譯

本次Openwrt智能路由器所用的固件編譯平臺為虛擬PC機Ubuntu 12.04. Ubuntu是一個基于Linux的桌面操作系統，它的名字來自南部非洲祖魯語“的ubuntu”一詞，意思是“人性化”，“我的存在是因為我們的存在”，是一個傳統的非洲價值觀，類似中國社會的“仁”。Ubuntu不僅是免費的還很穩定。

參考文獻

[1]李磊.利用CGI程序實現動態的Web的方法[J].科學技術與工程，2009，9（6）：1611-1613

[2]張小軍.嵌入式系統在家庭網關中的應用研究[D].遼寧工程技術大學，2011.

[3]張振生.家庭網關及其關鍵技術研究[D].西安電子科技大學，2002.