智能家居系統(tǒng)論文(DOC 51頁).doc

攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄本科畢業(yè)設(shè)計（論文）智能家居系統(tǒng)學(xué)生姓名： X X X 學(xué)生學(xué)號： XXXXXXXXXXXX 院（系）： 數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院 年級專業(yè)：2009級信息與計算科學(xué) 指導(dǎo)教師： XXXX 碩士助教 二一三年六月摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長。建立一個低成本、高效率的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)今世界的一個熱點(diǎn)話題。目前越來越多的智能家居產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，其中以基于電話網(wǎng)的智能安防系統(tǒng)居多。目前在我國，使用家庭電話的用戶越來越少，而且電話線路受地域的影響嚴(yán)重容易損壞，所以這類產(chǎn)品局限性很大。隨著電信GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的無縫化、廣闊化以及手機(jī)的日益普及為基于GSM網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)提供了巨大的應(yīng)用空間。本文設(shè)計了一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用cortexA8為系統(tǒng)控制核心，對家庭中出現(xiàn)的意外情況使用各種傳感器進(jìn)行采集，然后通過GSM模塊把采集到的信息發(fā)送給管理人員，管理員根據(jù)收到的信息發(fā)送相關(guān)指令給GSM模塊來控制現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成意外情況的排除。關(guān)鍵詞：智能家居，GSM，傳感器，遠(yuǎn)程控制AbstractWith the rapid economic growth, the life of fast rhythm state that allows people pay more and more attention to the quality of life and grade. How to build a high efficient, low cost of intelligent household system has become a hot spot in the world today. At present, the domestic and foreign various types of intelligent household products more and more, much of which is based on the network security control system. But in our country, family telephone users are reduced gradually, and telephone lines Louis is destroyed, so this kind of product has a certain limitation. With the telecommunications GSM network coverage of the broad, seamless change, and the increasing popularity of mobile phone based on GSM network intelligent household system provide great application space. This paper introduces a design based on GSM network of intelligent home control system of the working principles and main function. The SCM system control core STC, to family of possible accidents with all kinds of sensors for acquisition, through the GSM module gathering the information sent to management personnel, administrator according to receive sending the information related instructions to GSM module to control peripherals, including control specified electrical appliances, switch electronic door multiple functions. Practice shows that this system reliable performance, cost is not high, suitable for the general public use, can be widely used in modern residence, has a broad market prospect. Keywords：smart home，GSM，sensor， remote control目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 智能家居概述11.2 智能家居網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成21.2.1 家居網(wǎng)絡(luò)控制平臺21.2.2 智能家居子系統(tǒng)31.3 智能家居網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸介質(zhì)31.3.1 電力線31.3.2 電話線31.3.3 雙絞線同軸電纜31.3.4 無線方式41.4 遠(yuǎn)程控制技術(shù)概括41.5 智能家居控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀52 系統(tǒng)需求分析及方案72.1 應(yīng)用程序功能需求分析72.2 開發(fā)環(huán)境需求分析72.2.1 硬件環(huán)境72.2.2 軟件環(huán)境73 硬件模塊及其驅(qū)動設(shè)計實(shí)現(xiàn)93.1 主控模塊93.2 通信模塊93.2.1 TC35模塊簡介93.2.2 TC35模塊與cortexA8連接方式93.3 傳感器模塊103.3.1 led103.3.2 蜂鳴器143.3.3 lm75溫度傳感器183.4 視屏模塊233.4.1 打開視頻設(shè)備233.4.2 設(shè)定屬性及采集方式243.4.3 設(shè)置視頻捕獲格式243.4.4 分配內(nèi)存263.4.5 得到視頻緩存的內(nèi)存空間263.4.6 視頻采集方式273.4.7 處理采集數(shù)據(jù)273.4.8 關(guān)閉視頻設(shè)備283.4.9 視頻格式的轉(zhuǎn)換283.5 lcd模塊333.5.1 函數(shù)接口343.5.2 封裝給應(yīng)用層的函數(shù)354 系統(tǒng)軟件部分374.1 主程序及大致流程374.1.1 溫度監(jiān)測線程384.1.2 視頻監(jiān)測線程394.1.3 報警流程394.2 短消息程序設(shè)計404.2.1 AT指令介紹404.2.2 PDU編碼規(guī)則424.2.3 短信模式設(shè)置434.2.4短信的發(fā)送方法435 測試及結(jié)論445.1 測試原則445.2 測試方案445.3 結(jié)論45參 考 文 獻(xiàn)4645攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論1 緒論21世紀(jì)是信息化的時代，物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的進(jìn)步。隨著人們生活水平的提高以及科技的高速發(fā)展，智能化家居已成為一種必然趨勢而深入千家萬戶。智能化家居是利用電力自動化、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、信息、結(jié)構(gòu)化布線、無線等技術(shù)將多種設(shè)備應(yīng)用和綜合功能組成一個強(qiáng)大的完善的系統(tǒng)1。它以住房為平臺，同時兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)家電、家電設(shè)備自動化、建筑、通信、遠(yuǎn)程醫(yī)療、家庭辦公、娛樂等功能，集結(jié)構(gòu)、服務(wù)、系統(tǒng)、管理為一體的舒適、節(jié)能、安全、便利、高效、娛樂、環(huán)保的居住環(huán)境1。本文介紹的智能化家居控制系統(tǒng)可以使得人們通過手機(jī)在任何時候、任意地點(diǎn)對家中的任意電器（例如：熱水器、空調(diào)、電飯煲、燈光等）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。你可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、電飯煲煮好香噴噴的米飯、讓熱水器提前燒好熱水，而這一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是靠一條短信完成。本系統(tǒng)采用cortexA8作為主控器件，遠(yuǎn)程控制是基于GSM網(wǎng)絡(luò)短消息通信方式，AT指令作為系統(tǒng)控制命令，cortexA8通過對收到的信息進(jìn)行解碼來識別控制信號，用戶只需向TC35模塊發(fā)送相應(yīng)指令即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作。溫度傳感器完成現(xiàn)場信息的采集，cortexA8對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時測控；短消息發(fā)送部分采用基于GSM模塊TC35和IT公司的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232等器件構(gòu)成的移動終端的硬件電路，完成短消息收發(fā)功能。1.1 智能家居概述進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力加速了社會的發(fā)展創(chuàng)造能力，隨之而來的也是人類對于物質(zhì)水平的大力需求，而居住的環(huán)境要求也成為了人們關(guān)注的領(lǐng)域，所以“智能化”這一概念也促使科技工作者們將其引入智能家居民應(yīng)用方面的小區(qū)住宅以及小區(qū)建筑技術(shù)之中。由于計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，以及電子信息行業(yè)的發(fā)展成長快速，也大力促進(jìn)了智能家居控制系統(tǒng)的產(chǎn)生。因?yàn)楣潭娫捄突ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)基本上是傳統(tǒng)智能家居控制系統(tǒng)的技術(shù)核心，所以安裝固定電話以及互聯(lián)網(wǎng)成為了達(dá)到家庭用戶傳統(tǒng)智能家居控制系統(tǒng)的產(chǎn)生的根本硬件技術(shù)、以及硬件要求。但是隨著電子技術(shù)、智能通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，基于GSM網(wǎng)絡(luò)通訊體統(tǒng)的低成本無限制智能家居控制系統(tǒng)成為廣大居民以及中國居民享受新一代智能家居控制系統(tǒng)的變革捷徑。智能家居系統(tǒng)成為一種新興的綜合技術(shù)學(xué)科。智能家居系統(tǒng)也可被定義為一個控制過程，或者控制系統(tǒng)，利用現(xiàn)在被大多數(shù)科技人員已掌握的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)將其糅合，使之成為融合在家居控制中的多個子系統(tǒng)，并使其智能的結(jié)合在一起。目前相比較其他時分多址技術(shù)手段而言，更加完美、成熟、應(yīng)用更廣泛的一種普及率很高的系統(tǒng)是GSM(Global System for Mobile communication)系統(tǒng)。在我國，已建成的基本覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動技術(shù)信息網(wǎng)，早已成為我國公眾移動生活密不可分的一種技術(shù)之一。在GSM短信服務(wù)的基礎(chǔ)上，智能家居控制系統(tǒng)是在移動網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的短信應(yīng)用功能的技術(shù)運(yùn)用。由于GSM網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)在全國范圍實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)以及漫游能力，所以它的網(wǎng)絡(luò)功能很強(qiáng)大，用戶無需另外搭建網(wǎng)絡(luò)，因此，在GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到全國范圍的情況下，為客戶省下了昂貴的網(wǎng)絡(luò)搭建費(fèi)用以及維護(hù)網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。同時，它對用戶數(shù)量的限制也十分少，也為客戶克服了一般智能家居控制系統(tǒng)中系統(tǒng)成本高、維護(hù)艱難、并且網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小以及用戶組數(shù)量少的缺點(diǎn)。相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)智能家居控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋率上具有較大的優(yōu)勢，加之GSM本身就具有數(shù)據(jù)的輸送功能，這也促成了GSM應(yīng)用在廣大生活中得到迅速普及?；贕SM的無線通訊智能系統(tǒng)還具有雙線傳送數(shù)據(jù)的功能、性能穩(wěn)定。為客戶在遠(yuǎn)程操控以及用戶控制設(shè)備提供了強(qiáng)大技術(shù)平臺。遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，遍及中國經(jīng)濟(jì)生活發(fā)展的各大領(lǐng)域。而且目前人們正在使用中的操控系統(tǒng)從成本、性能、穩(wěn)定性、便捷性以及維護(hù)的難易方面基本都不能使人們最大程度的滿意。所以，GSM網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的提出大大的提升了智能家居控制系統(tǒng)的完善程度。1.2 智能家居網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成1.2.1 家居網(wǎng)絡(luò)控制平臺智能家居主控制平臺是智能家居控制系統(tǒng)的“心臟”部分，等效的可以說是智能家居的核心。對方可以通過手機(jī)短信的方式接受用戶命令并實(shí)時操作，或者對對用戶手機(jī)發(fā)送控制電器運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對家庭總線和各個網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)實(shí)施連接，完成智能家居控制系統(tǒng)平臺的鏈接構(gòu)成。1.2.2 智能家居子系統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的連接一般均為家電網(wǎng)絡(luò)中的耗電類型的家電電器。例如冰箱、空調(diào)、電磁爐、熱水器、電飯煲、電燈等家用電器。這些消耗電類型的家庭電器可以在現(xiàn)場立即布線互聯(lián)構(gòu)成智能家居系統(tǒng)，與主控家居智能平臺相連接，再進(jìn)行現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)綜合布線連接智能家居子系統(tǒng)，就可以由用戶利用協(xié)議中的操作指令短信操作家庭中電器設(shè)備了。1.3 智能家居網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸介質(zhì)智能家居網(wǎng)絡(luò)通訊形式多彩多樣，可以采用不同的傳輸介質(zhì)傳輸網(wǎng)絡(luò)通訊信號，大體上有電力線、電話線、雙絞線、無線方式。1.3.1 電力線基于電力線為傳輸介質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)可以說是最方便的，因?yàn)楝F(xiàn)在家庭基本都已鋪設(shè)供電源的電源線而且家中的電源線已經(jīng)延伸到家庭生活的每個角落。而且，現(xiàn)在大部分家用電器設(shè)備都離不開電源。所以利用家中的電力線完成智能家居控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案方便而且經(jīng)濟(jì)便宜。在國際上，首個實(shí)現(xiàn)家庭電器智能化的方案便是通過電力線作為信息傳輸載體的而達(dá)成的。1.3.2 電話線利用電話線作為網(wǎng)絡(luò)信息傳輸載體起步雖然相較于電力線稍微晚一些，但是因?yàn)樗哂胁季趾唵?、使用方便、安全性能好和易于大?guī)模推廣等優(yōu)點(diǎn)，而且近期電話線的傳輸速率也完成了大幅度提升，所以它的應(yīng)用和發(fā)展非?？?，在美國已有成熟的產(chǎn)品。其中包括：3COM、Advanced MicroDevices、AT&T、Compaq、HewlettPackard、Intel、IBM和Lucent Technologies等發(fā)起成立了“電話線家居網(wǎng)絡(luò)協(xié)會”，至今己有100多個成員。1.3.3 雙絞線同軸電纜目前最通用的傳輸介質(zhì)是用雙絞線同軸電纜?？墒窃诨陔p絞線同軸電纜實(shí)際操作中最大的困難是需要另外鋪設(shè)24根專用的傳輸線。但是它擁有通信可靠性和總線接口相對簡單等優(yōu)點(diǎn)，其仍然可以受到廣泛用戶的大批量應(yīng)用。1.3.4 無線方式無線方式通過射頻載波或者紅外線等形式傳輸用戶信息，“藍(lán)牙技術(shù)”是最近發(fā)展最火熱的無線通信方式。音頻和視頻信號、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號、控制信號均可以利用藍(lán)牙技術(shù)傳輸家庭用戶信號。而且用無線方式傳輸信息時無需架設(shè)任何線路且實(shí)現(xiàn)極其方便靈活，非常適合在家庭網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。由于無線方式簡單方便，易于架設(shè)，所以本論文便是使用的GSM無線技術(shù)平臺操作的智能家居平臺系統(tǒng)。1.4 遠(yuǎn)程控制技術(shù)概括本論文研究立于一個對于家居電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以便于實(shí)現(xiàn)家居智能化的系統(tǒng)。遠(yuǎn)程控制指的是遠(yuǎn)端的家居控制者通過通信系統(tǒng)對現(xiàn)場的家居電器系統(tǒng)進(jìn)行控制，其目的在于解除地域和環(huán)境對控制的限制，實(shí)現(xiàn)高集中的遠(yuǎn)程控制，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資料和社會資源與通訊資源的優(yōu)化配置?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程控制技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集合，也是信息技術(shù)和控制技術(shù)的結(jié)合。從用戶角度來講，需要的是一種方便、安全、可靠的一種傳輸方式?？梢岳霉矓?shù)據(jù)網(wǎng)或者通過架設(shè)專線來實(shí)現(xiàn)有線傳輸，然而在大多數(shù)情況下，傳輸距離、架線環(huán)境等條件限制了有線傳輸2。無線傳輸也有很多途徑，如架設(shè)微波線路、(超)短波電臺等都是通過自建的無線發(fā)射接收系統(tǒng)。然而無線傳輸架設(shè)成本高、頻率資源的限制、容易受到地形地貌的影響、系統(tǒng)的架設(shè)和維護(hù)工作繁重，在業(yè)務(wù)量小、用戶數(shù)量大、位置分散等應(yīng)用場合中也受到很大限制。目前，經(jīng)過三代發(fā)展的移動通信，移動通信體制中的時分多址技術(shù)中最完善、最成熟、應(yīng)用最廣的一種移動通信系統(tǒng)就是GSM系統(tǒng)2。在數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)距離監(jiān)控、GPS定位、繳費(fèi)通知、無線報警等領(lǐng)域GMS都有著廣泛的應(yīng)用。在全國范圍內(nèi)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，用戶無需另外組網(wǎng)，GMS具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)能力，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣闊，用戶不必再花費(fèi)節(jié)昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用2。比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢，加上GSM的SMS本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及2。GSM短信息系統(tǒng)性能穩(wěn)定還可進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，為監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送通信提供了一個可靠、安全的支持平臺。短消息發(fā)送一般采用其專用控制信道(DCCH)來發(fā)送，短信息的服務(wù)端可以實(shí)時的了解到對方是否接收到短信息，一旦信息傳送失敗，短信中心實(shí)時得知被叫用戶沒有回復(fù)信息，網(wǎng)絡(luò)管理端則會繼續(xù)發(fā)送消息，以保證被叫方能收到短信息。所以，在GSM網(wǎng)絡(luò)的一些主要的電信業(yè)務(wù)當(dāng)中，此類短消息業(yè)務(wù)的信息傳遞是實(shí)時安全的2。每個短消息的信息量都是140個八位組(7比特編碼，160個字符)不會超過140個字節(jié)，絕對可以滿足單方面監(jiān)測用戶指標(biāo)的信息量。綜上所述，智能家居控制系統(tǒng)選用GSM的短消息控制方式，來實(shí)現(xiàn)智能家居設(shè)備的遠(yuǎn)程控制是可行的。1.5 智能家居控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國每年竣工的建筑面積達(dá)到20億平米,智能家居/建筑的產(chǎn)值至少在1-2萬億元以上。智能家居的發(fā)展分為三個階段：首先是家庭電子化（Home Electronics）階段，這個時期主要是面向單個的電器，家庭電器之間并沒有形成網(wǎng)絡(luò)，亦沒有大的聯(lián)系。其次是住宅自動化（Home Automation）階段，這個時期是面向功能的階段，一部分的家庭電器之間形成了簡單的網(wǎng)絡(luò)，主要是為了實(shí)現(xiàn)某個特定單一的功能，例如單一的自動抄表功能。最后是家居智能化（歐洲稱為Smart Home，美國稱為 Wise House）階段，這個時期是面向系統(tǒng)設(shè)計的階段，系統(tǒng)通過家庭分布總線把住宅內(nèi)各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器、報警裝置并到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行集中的監(jiān)控、管理，保持家電與環(huán)境的協(xié)調(diào)，提供生活、工作、學(xué)習(xí)以及娛樂的各種優(yōu)質(zhì)服務(wù)，營造一種溫馨舒適的家庭氛圍。智能家居控制系統(tǒng)提供高效、舒適的家居環(huán)境，確保住戶的生命財產(chǎn)安全；集中或遠(yuǎn)程監(jiān)控家居環(huán)境的溫度、濕度以及風(fēng)速等，空氣中成分也可檢驗(yàn)，為空氣質(zhì)量的提高提供依據(jù)；電視機(jī)、CD等娛樂設(shè)施也不再需要人們近距離調(diào)節(jié)；周圍環(huán)境以及太陽光的強(qiáng)弱變化都可以合理利用，使能耗降低，資源合理利用，保護(hù)環(huán)境；提供現(xiàn)代化的通信、信息服務(wù)12。在智能家居系統(tǒng)研發(fā)中，美國和歐洲一些發(fā)達(dá)國家一直處于領(lǐng)先地位。近年來，一大批國外知名企業(yè)先后擠身于智能家居的研發(fā)中尤其以美國微軟公司及摩托羅拉公司等為首12。摩托羅拉公司開發(fā)的“居所之門”、IBM公司開發(fā)的“家庭主任”、微軟公司開發(fā)的“夢幻之家”等均已日趨成熟12。在亞洲，日本韓國新等一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的主要企業(yè)也進(jìn)軍智能化家居系統(tǒng)的開發(fā)，對家居市場更是躍躍欲試。經(jīng)過哥本哈根會議，我國更加明確了節(jié)能減排，綠色建筑的目標(biāo)，這就使住宅智能化凸顯出了其合理規(guī)劃，最大限度的節(jié)約能源的優(yōu)勢。如果我國大力推廣綠色建筑，僅在鋪設(shè)智能化系統(tǒng)上所需的新設(shè)備的生產(chǎn)上就有2000億到3000億人民幣的新市場。而中國“智能家居網(wǎng)絡(luò)”必在“智能化住宅”的框架下形成一個新型IT產(chǎn)業(yè)，而這一切必將對未來幾十年我國房地產(chǎn)的健康有效發(fā)展起著深遠(yuǎn)的影響。由于智能家居系統(tǒng)還缺乏統(tǒng)一明確的國際標(biāo)準(zhǔn)，許多公司開發(fā)出的產(chǎn)品都是基于自己組的網(wǎng)絡(luò)和信息交換協(xié)議，很多產(chǎn)品是針對特定的組網(wǎng)環(huán)境開發(fā)的，部分核心技術(shù)沒有對外公布，技術(shù)復(fù)雜，直接導(dǎo)致了使用范圍的局限性。再者，缺乏對應(yīng)的第三方產(chǎn)品，各個接入設(shè)備之間不能兼容、互操作性差、不利于產(chǎn)品的擴(kuò)充，因而進(jìn)一步局限了產(chǎn)品的發(fā)展。再加上，有的系統(tǒng)成本過高，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的普及。因此設(shè)計一個符合國家國情和規(guī)范的集遠(yuǎn)程控制和本地控制為一體的智能家居控制系統(tǒng)是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的，且勢在必行。作為智能家居的核心系統(tǒng)的智能家居的控制系統(tǒng)，它的設(shè)計功能的完善必將推動住宅智能化的發(fā)展。而系統(tǒng)功能的集成化、用戶使用的傻瓜化以及市場的平民化將是智能家居控制器的發(fā)展趨勢，系統(tǒng)也將逐步邁向綠色化。最終，我想全人類的夢想是智能家居控制系統(tǒng)將囊括所有的家事雜物，讓我們真正的享受舒適溫馨的家庭生活。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 系統(tǒng)需求分析及方案2 系統(tǒng)需求分析及方案物聯(lián)網(wǎng)智能家居要將各成體系、互不相連的子系統(tǒng)協(xié)調(diào)起來，就必須有一個兼容性強(qiáng)的中央家居處理平臺，接受并處理控制設(shè)施發(fā)出的信息，然后傳送信號給你希望控制的家電或者其他家居子系統(tǒng)。2.1 應(yīng)用程序功能需求分析本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，整個系統(tǒng)由通信模塊、視頻采集模塊、傳感器模塊、Lcd模塊組成。cortexA8通過對傳感器模塊傳送來的信息進(jìn)行判斷，如果信息異常，則利用蜂鳴器以及LED實(shí)現(xiàn)報警，并通過GSM模塊向用戶發(fā)送報警信息。同時用戶也可以根據(jù)需要，發(fā)送短信給GSM模塊來控制相應(yīng)的家電。實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場圖像實(shí)時監(jiān)控及工作位置實(shí)時控制。2.2 開發(fā)環(huán)境需求分析2.2.1 硬件環(huán)境(1)硬件配置原則具有可靠性，可用性和安全性，在滿足軟件需求的條件下，具有完善的技術(shù)支持，能夠滿足個人學(xué)習(xí)和設(shè)計需要。(2)運(yùn)行本軟件所需的硬件資源CPU： 800M及以上；內(nèi)存容量： 內(nèi)存達(dá)128M以上。本系統(tǒng)采用cortexA8為中央處理平臺。 2.2.2 軟件環(huán)境(1)系統(tǒng)軟件配置規(guī)則 能夠在指定的運(yùn)行環(huán)境下，滿足該軟件的可靠性、安全性和可用性的要求。(2)系統(tǒng)軟件的配置方案配置有持續(xù)工作能力、高穩(wěn)定性、高度可集成的開放式標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)，如Windows NT 、Windows2000、UNIX，Linux等。熟悉C+高級程序設(shè)計語言。本系統(tǒng)采用Linux為操作系統(tǒng)。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硬件模塊及其驅(qū)動設(shè)計實(shí)現(xiàn)3 硬件模塊及其驅(qū)動設(shè)計實(shí)現(xiàn)3.1 主控模塊本系統(tǒng)采用cortexA8為控制核心，cortexA8不斷監(jiān)測有沒有異常信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常信息時，則進(jìn)入相應(yīng)中斷，利用cortexA8通過UART串口向GSM模塊發(fā)送一系列AT指令并啟動GSM模塊發(fā)送報警短信給用戶。再根據(jù)用戶發(fā)送回來的指令打開相應(yīng)的繼電器來控制家用電器，完成現(xiàn)場控制和監(jiān)測任務(wù)。3.2 通信模塊3.2.1 TC35模塊簡介TC35是西門子公司推出的一種完整的無線GSM模塊，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口、SIM卡支架七部分組成。它可以快速、安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)傳輸、短消息服務(wù)（Short Message Service）。模塊的工作電壓為3.34.8V。該模塊有AT指令集接口，支持文本和PDU模式的短消息第三組的二類傳真等。此外，TC35還擁有多方通話、電話簿功能、漫游檢測等功能。TC35具有TALK、IDLE、省電模式三種常用工作模式。通過它的40管腳的ZIF連接器實(shí)現(xiàn)指令、數(shù)據(jù)、語音信號、控制信號的雙向傳輸以及電源連接。TC35的核心是基帶處理器，主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能它也擁有?？芍С諩FR、FR和語音編碼而不需要額外硬件電路。3.2.2 TC35模塊與cortexA8連接方式TC35模塊主要通過串口與cortexA8進(jìn)行連接，從而cortexA8實(shí)現(xiàn)對TC35模塊的控制。考慮到系統(tǒng)設(shè)計接口的簡單性并且與cortexA8的UART進(jìn)行連接，所以只采用TC35的串口提供了的兩線（TXD、RXD）控制線連接。系統(tǒng)采用軟件對TC35模塊通信模塊進(jìn)行控制非常靈活，過多硬件信號的檢測也很好地避免了。對于TC35的其它管腳在不使用的時候，如果該管腳為輸出時，一般將該管腳懸空；如果該管腳為輸入管腳，則需要將該管腳通過10的電阻上拉。另外需要將IGT管腳上拉因?yàn)镮GT管腳是控制TC35模塊工作的管腳。并且cortexA8與該管腳進(jìn)行連接，因此我們可以利用cortexA8來控制TC35模塊的工作模式。由于TC35模塊功能健全，TC35模塊的電源管腳是并連在一起的，因此這里不需要做任何的射頻處理和信號處理。此外，IGT管腳是TC35模快的啟動腳，與cortexA8的ALE管腳相連接。系統(tǒng)加電后為使TC35i進(jìn)入工作狀態(tài),必須在ALE管腳加一個大于100ms的低脈沖,電平下降持續(xù)時間不可超過1ms。以下為TC35模塊的接口設(shè)計。3.3 傳感器模塊linux2.6內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動模型中關(guān)心總線、設(shè)備和驅(qū)動這三個實(shí)體，總線將設(shè)備和驅(qū)動綁定。SOC系統(tǒng)中集成的獨(dú)立的外設(shè)控制器、掛接在soc內(nèi)存空間的外設(shè)不依附于PCI、USB、I2C、SPI等?；谶@個背景l(fā)inux發(fā)明了一種虛擬的總線，稱為platform總線，相應(yīng)的設(shè)備platform_device,而驅(qū)動稱為platform_driver。3.3.1 led圖3.1 led電路采用platform框架 自動獲取設(shè)備號，生成設(shè)備節(jié)點(diǎn)。led驅(qū)動：struct file_operations fops = .owner = THIS_MODULE,.read = led_read,.ioctl = led_ioctl,.release = led_release,.open = led_open,.write = led_write,;static int led_probe(struct platform_device *devices)struct resource *r;int ret;dev_t dev = MKDEV(led_major, led_minor);if(led_major)ret = register_chrdev_region(dev, count, devname);elseret = alloc_chrdev_region(&dev, led_minor, count, devname);led_major = MAJOR(dev);if(ret)return ret;cdev_init(&cdev, &fops);ret=cdev_add(&cdev, dev, 1);if(ret)goto out_unreg_chrdev;atomic_set(&num, 0);myclass = class_create(THIS_MODULE, devname);if (IS_ERR(myclass)goto out_cdevdel;device_create(myclass, NULL, dev, NULL, %s%d, devname, led_minor);r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 0);if (r = NULL) goto out_class_destroy;GPG3_CON=r-start;r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 1);if (r = NULL) goto out_class_destroy;GPG3_DAT=r-start;return 0;out_class_destroy:device_destroy(myclass, dev);class_destroy(myclass);out_cdevdel:cdev_del(&cdev);out_unreg_chrdev:unregister_chrdev_region(dev, count);return -EINVAL;int led_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)unsigned int m=0x0;int tmp;if(cmd=CMDINIT)if(atomic_sub_and_test(1,&num)gpg3con = ioremap(GPG3_CON, 4);if(NULL = gpg3con)return -ENOMEM;gpg3dat = ioremap(GPG3_DAT, 4);if(NULL = gpg3dat)return -ENOMEM;tmp=ioread32(gpg3con);tmp=tmp&(0xffff);iowrite32(0x1111|tmp, gpg3con);tmp=ioread32(gpg3dat);tmp=tmp&(0xf);iowrite32(0x0|tmp, gpg3dat);atomic_inc(&num);return 0;else m=cmd & 0xf;tmp=ioread32(gpg3dat);tmp=tmp&(0xf);iowrite32(m, gpg3dat);return 0;led應(yīng)用程序設(shè)計（1）void led_init(void); 函數(shù)功能：打開led設(shè)備并（2） int led_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) 函數(shù)功能：LED報警 輸入?yún)?shù)：cmd 參數(shù)表示那個燈亮（3）void led_exit(void); 函數(shù)功能：關(guān)閉led設(shè)備3.3.2 蜂鳴器圖3.2 pwm電路圖采用platform框架 自動獲取設(shè)備號，生成設(shè)備節(jié)點(diǎn)。由于這個蜂鳴器是無源的，所以要想使其產(chǎn)生聲音必須給他提供一個有一定頻率的高低電平。所以這里我們采用S5PC100的PWM定時器來使蜂鳴器發(fā)出聲音。static int pwm_probe(struct platform_device *devices)struct resource *r;int ret;dev_t dev = MKDEV(pwm_major, pwm_minor);if(pwm_major)ret = register_chrdev_region(dev, count, devname);elseret = alloc_chrdev_region(&dev, pwm_minor, count, devname);pwm_major = MAJOR(dev);if(ret)return ret;cdev_init(&cdev, &fops);ret=cdev_add(&cdev, dev, 1);if(ret)goto out_unreg_chrdev;atomic_set(&num, 0);myclass = class_create(THIS_MODULE, devname);if (IS_ERR(myclass)goto out_cdevdel;device_create(myclass, NULL, dev, NULL, %s%d, devname, pwm_minor);r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 0);if (r = NULL) goto out_class_destroy;GPD_CON1=r-start;r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 1);if (r = NULL) goto out_class_destroy;TCFG0=r-start;r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 2);if (r = NULL) goto out_class_destroy;TCFG1=r-start;r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 3);if (r = NULL) goto out_class_destroy;TCNTB1=r-start;r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 4);if (r = NULL) goto out_class_destroy;TCMPB1=r-start;r = platform_get_resource(devices, IORESOURCE_MEM, 5);if (r = NULL) goto out_class_destroy;TCON=r-start;return 0;out_class_destroy:device_destroy(myclass, dev);class_destroy(myclass);out_cdevdel:cdev_del(&cdev);out_unreg_chrdev:unregister_chrdev_region(dev, count);return -EINVAL;int pwm_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)int tmp;if(cmd=CMDINIT)if(atomic_sub_and_test(1,&num)gpdcon1 = ioremap(GPD_CON1, 4);if(NULL = gpdcon1)return -ENOMEM;tcfg0 = ioremap(TCFG0, 4);if(NULL = tcfg0)return -ENOMEM;tcfg1 = ioremap(TCFG1, 4);if(NULL = tcfg1)return -ENOMEM;tcntb1 = ioremap(TCNTB1, 4);if(NULL = tcntb1)return -ENOMEM;tcmpb1 = ioremap(TCMPB1, 4);if(NULL = tcmpb1)return -ENOMEM;gtcon = ioremap(TCON, 4);if(NULL = gtcon)return -ENOMEM;tmp=ioread32(gpdcon1);tmp=tmp&(0xf4);tmp=tmp|(0x24);iowrite32(tmp, gpdcon1);tmp=ioread32(tcfg0);tmp=tmp&0xff;tmp=tmp|0xfe;iowrite32(tmp, tcfg0);tmp=ioread32(tcfg1);tmp=tmp&(0xf4);tmp=tmp|(0x14);iowrite32(tmp, tcfg1);iowrite32(300, tcntb1);iowrite32(150, tcmpb1);tmp=ioread32(gtcon);tmp=tmp|0x0e8;tmp=tmp&(0x018);iowrite32(tmp, gtcon);atomic_inc(&num);return 0;else if(cmd=CMDGO)tmp=ioread32(gtcon);tmp=tmp|(0x0d8);tmp=tmp&(0x028);iowrite32(tmp, gtcon);else if(cmd=CMDSTOP)tmp=ioread32(gtcon);tmp=tmp&(0x0fadapter,I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA | I2C_FUNC_SMBUS_WORD_DATA)return -EIO;data = kzalloc(sizeof(struct lm75_data), GFP_KERNEL);if (!data)return -ENOMEM;i2c_set_clientdata(client, data);mutex_init(&data-update_lock);set_mask = 0;clr_mask = (1 0)| (1 6) | (1 5);status = lm75_read_value(client, LM75_REG_CONF);if (status dev, Cant read config? %dn, status);goto exit_free;data-orig_conf = status;new = status & clr_mask;new |= set_mask;if (status != new)lm75_write_value(client, LM75_REG_CONF, new);dev_dbg(&client-dev, Config %02xn, new);devn = MKDEV(lm75_major, lm75_minor);if(lm75_major)status = register_chrdev_region(devn, count, devname);elsestatus = alloc_chrdev_region(&devn, lm75_minor, count, devname);lm75_major = MAJOR(devn);if(status)return status;cdev_init(&cdev, &lm75_fops);status=cdev_add(&cdev, devn, 1);if(status)goto out_unreg_chrdev;myclass = class_create(THIS_MODULE, devname);if (IS_ERR(myclass)goto out_cdevdel;device_create(myclass, NULL, de