嵌入式智能家居系統(tǒng)解讀

嵌入式智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：“智能家居”(smarthome)，又稱智能住宅，它利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)等，將家中的各種設(shè)備(照明系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、智能家電等)有機(jī)的連接到一起。智能家居讓用戶采用更方便的手段來(lái)管理家庭設(shè)備，比如，通過(guò)無(wú)線遙控器、電話、互聯(lián)網(wǎng)或者語(yǔ)音識(shí)別控制家用設(shè)備，根據(jù)場(chǎng)景設(shè)定設(shè)備動(dòng)作，使多個(gè)設(shè)備形成聯(lián)動(dòng)。智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動(dòng)運(yùn)行，從而在最大程度上給用戶提供高效、便利、舒適與安全的居住環(huán)境和工作環(huán)境。本文通過(guò)對(duì)智能家居系統(tǒng)的分析，確定了總體架構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)智能家居系統(tǒng)的特點(diǎn)和所要實(shí)現(xiàn)的基本功能，分析了智能家居控制器的基本結(jié)構(gòu)，對(duì)控制器的核心電路進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：嵌入式智能微控制器研究背景智能化家居的發(fā)展分為三個(gè)層次：首先是家庭電子化(HE,HomeElectronics)。這個(gè)時(shí)期主要是面對(duì)單獨(dú)電器的階段，電子設(shè)備之間并沒(méi)有很大的聯(lián)系，如電視機(jī)剛出來(lái)的那些時(shí)期。其次是住宅自動(dòng)化(HA,homeAutomation)。該時(shí)期是面向功能的階段，部分電器設(shè)備具有了一些簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)連接功能，主要是為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)單一的功能，比如單一的自動(dòng)抄表系統(tǒng)。最后是家居智能化，美國(guó)稱其為WiseHouse，歐洲稱為SmartHome。智能住宅是面向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)通過(guò)家庭分布總線(HDS,HomeDistributionSystem)把住宅內(nèi)各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備，家用電器和家庭保安裝置都并入到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行集中的和異地的監(jiān)視控制和家庭事務(wù)處理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)，提供工作、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)等各項(xiàng)服務(wù)，營(yíng)造出具有多功能的信息化居住空間。智能家居控制系統(tǒng)提供安全、舒適的居住環(huán)境，確保人身和財(cái)產(chǎn)安全；空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫度、濕度、檢測(cè)空氣成份，提高空氣質(zhì)量；系統(tǒng)調(diào)節(jié)音響和色彩，使人們心情舒暢；合理利用陽(yáng)光和大氣冷熱量來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，減少能耗，能按事先設(shè)定的程序，區(qū)分各種時(shí)段，對(duì)室內(nèi)的環(huán)境及設(shè)備進(jìn)行控制，并提供現(xiàn)代化的通信手段和信息服務(wù)。從設(shè)計(jì)思想和技術(shù)角度分析，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的智能家居控制系統(tǒng)有兩個(gè)研究方向：一是基于非PC平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)；二是基于PC平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)?？傮w來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)智能家居產(chǎn)品的研發(fā)從上世紀(jì)九十年代后期才起步，起步較晚，在整體水平上參差不齊，軟件功能較差，升級(jí)能力差，系統(tǒng)也不易維護(hù)；大都采用了有線通信技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、布線成本較高，基于無(wú)線通信技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)日前還出于試驗(yàn)階段；很多廠商對(duì)產(chǎn)品的核心技術(shù)不擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。智能家居是信息時(shí)代的產(chǎn)物，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，滲透并應(yīng)用到建筑行業(yè)，它的發(fā)展趨向于將建筑藝術(shù)與信息技術(shù)完美地結(jié)合，形成既有安全、舒適和高效等特性，又能將科學(xué)技術(shù)與文化藝術(shù)相互融合的綜合體。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)采用電子傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，對(duì)用戶提供全方位的服務(wù)，同時(shí)對(duì)住房?jī)?nèi)情況進(jìn)行監(jiān)控和實(shí)時(shí)管理。它包括家庭內(nèi)部信息傳輸系統(tǒng)、家庭報(bào)警系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)和智能傳感、執(zhí)行設(shè)備等幾個(gè)部分。智能家居系統(tǒng)應(yīng)具有以下性能：(1)火警、煙警、有毒氣體泄露報(bào)警。(2)閥控功能：水、煤氣等電動(dòng)閥的通/斷控制。(3)室內(nèi)空氣溫度、濕度等的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。(4)洗衣機(jī)、熱水器等各類家用電器開/關(guān)控制。(5)聲音和光電報(bào)警。(6)遠(yuǎn)程控制及報(bào)警。在系統(tǒng)整體方案中，采用了一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)分機(jī)，其家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。本論文僅研究設(shè)計(jì)智能家居的現(xiàn)場(chǎng)控制部分，主機(jī)圖中的GSM和GPRS等遠(yuǎn)程通訊模塊作為以后系統(tǒng)的擴(kuò)展升級(jí)。主機(jī)MCU選用ARM芯片，分機(jī)采用16位單片機(jī)，是考慮到芯片的低功耗性能，所具有超低功耗的MSP單片機(jī)可以完成分機(jī)家居現(xiàn)場(chǎng)的控制功能。報(bào)警信息的采集就是對(duì)各傳感器的信息采集，比如溫濕度傳感器、氣敏傳感器等；對(duì)各種家電的控制是通過(guò)控制連接在家電電源的繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)；現(xiàn)場(chǎng)控制手動(dòng)命令是通過(guò)觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)。該控制系統(tǒng)由一個(gè)主機(jī)和多個(gè)分機(jī)組成。主機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備能夠收集到分機(jī)的各種信息，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并能夠在設(shè)定的條件下產(chǎn)生報(bào)警。通過(guò)該系統(tǒng)，可以得到家居的各種運(yùn)行狀態(tài)(如房間溫度、濕度、煤氣泄漏報(bào)警等)，并可以通過(guò)觸摸屏實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)系統(tǒng)能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出相應(yīng)的調(diào)整控制(如照明及家電控制等)。主機(jī)和分機(jī)之間采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行通訊，這樣可以省去傳統(tǒng)的家居內(nèi)走線的弊端，從而具有低成本和組網(wǎng)方便的優(yōu)勢(shì)。在無(wú)線傳輸技術(shù)的選擇上，參考比較以下幾種技術(shù)：藍(lán)牙、射頻技術(shù)、rDA。通過(guò)比較，最終采用射頻技術(shù)，通過(guò)比較，選用射頻技術(shù)，因其具有省電、可靠、低成本、時(shí)延短等優(yōu)點(diǎn)。圖1家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)采用分布式控制方式對(duì)智能家居的各部分進(jìn)行統(tǒng)一的控制，主要包括信息家電部分、環(huán)境控制（包括室溫，照明，窗簾等）部分、安防報(bào)警部分、遠(yuǎn)程操作部分。各部分又包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)即為通訊的一個(gè)終端。各節(jié)點(diǎn)之間相互獨(dú)立，某一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)不影響到其他節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行。如圖2.從圖中可以看到，遠(yuǎn)程操作部分與主控制器以串口連接，家居中各節(jié)點(diǎn)與主控制器形成一個(gè)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)相互通信，所以通過(guò)外部計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)和主控制器的通訊從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家居中各節(jié)點(diǎn)的控制。當(dāng)然也可以由主控制器來(lái)直接控制各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行，這樣更快捷。主控制器通過(guò)發(fā)送控制命令給節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)收到命令后進(jìn)行相應(yīng)分析并做出相應(yīng)動(dòng)作，然后返回最終的狀態(tài)給主控制器，主控制器再通過(guò)串口將各節(jié)點(diǎn)的信息發(fā)送到遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)或直接顯示到自帶的顯示液晶上。系統(tǒng)中各部分都預(yù)留有擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)，以備將來(lái)設(shè)備的增加。圖2功能結(jié)構(gòu)圖硬件設(shè)計(jì)正確可行的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)嵌入式家居系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)和主要部分。一個(gè)好的可靠的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)分析時(shí)確定的功能目標(biāo)，還應(yīng)該為整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試和升級(jí)留下足夠的冗余設(shè)計(jì)和自由度。另一方面，硬件設(shè)計(jì)的同時(shí)要考慮到與軟件開發(fā)相協(xié)調(diào)的問(wèn)題，在保證軟件設(shè)計(jì)正確和簡(jiǎn)明的同時(shí)，也必須考慮到該硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件開發(fā)的可行性和難度。1.微處理器選擇主機(jī)選取S3C2410處理器，它是一款基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處理器。它的低功耗、精簡(jiǎn)和出色的全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于低成本和功耗敏感的應(yīng)用。為了減少應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，集成了眾多的常用資源，如LCD控制器、NANDFlash控制器、SDRAM控制器、系統(tǒng)片選邏輯以及一些常用的通訊接口等資源。圖3表示了S3C2410的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖3S3C2410的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2．FIash模塊設(shè)計(jì)S3C2410的啟動(dòng)有兩種方式，一種是從NORFlash啟動(dòng)，一種是從NANDFlash啟動(dòng)。傳統(tǒng)上嵌入式處理器一般是由NORFlash啟動(dòng)的，但費(fèi)用較高；目前世界上僅三星的處理器可以從NAND啟動(dòng)，三星也是NANDFlash的主流廠家。NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NORFlash技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NANDFlash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。為此選擇SiliconStorageTechnology公司的39VFl6016MNORFlash和三星的64MN砧岫FlashK9F1208(可自行擴(kuò)展)，用于存放應(yīng)用程序。之所以選擇Flash而不是ROM，是因?yàn)橄到y(tǒng)在開發(fā)過(guò)程中，很多內(nèi)容都需要修改，如果用ROM，即使是EEPROM，寫入操作都不是很方便，而Flash相對(duì)容易修改其中內(nèi)容。非常適合開發(fā)過(guò)程，也為日后系統(tǒng)的維護(hù)、升級(jí)提供了方便。圖4、5分別是NANDFlash、NORFlash的電路設(shè)計(jì)圖。圖4NANDFlash電路設(shè)計(jì)圖5NORFlash電路設(shè)計(jì)3.SDRAM接口電路設(shè)計(jì)S3C2410片上存儲(chǔ)空間有限，不能滿足操作系統(tǒng)運(yùn)行的要求，所以要外接存儲(chǔ)系統(tǒng)。運(yùn)行WindowsCE需要的最小內(nèi)存是32MB，為保證系統(tǒng)的運(yùn)行效率，用64MSDRAM。SDRAM具有容量大、存取速度快、低成本的特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用到微機(jī)處理系統(tǒng)中。SDRAM主要用來(lái)存放執(zhí)行代碼和變量，是系統(tǒng)啟動(dòng)之后主要進(jìn)行存取操作的存儲(chǔ)器。由于SDRAM需要定時(shí)刷新以保住存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，因而要求微處理器具有刷新控制邏輯。S3C2410及其他一些ARM芯片在片內(nèi)具有獨(dú)立的SDRAM刷新控制邏輯，可以方便的與SDRAM接口。目前常用的SDRAM為8/16位數(shù)據(jù)寬度。UART串口電路設(shè)計(jì)幾乎所有的微控制器、PC都提供串行接口，使用電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)推薦的RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)，這是一種很常用的串行數(shù)據(jù)傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)。早期它被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和終端通過(guò)電話線和MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，隨著微型計(jì)算機(jī)和微控制器的發(fā)展，不僅遠(yuǎn)距離，近距離也采用該通信方式。在近距離通信系統(tǒng)中，不再使用電話線和MODEM，而直接進(jìn)行端到端的連接。S3C2410的UART(UniversalAsynchronousReceivcrandTransmitter，通用異步收發(fā)器)單元提供兩個(gè)獨(dú)立的異步串行I，O(SIO)口，可工作于DMA方式或中斷方式。它支持5，6，7，8位的串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，l位或2位停止位，奇/偶校驗(yàn)，波特率可編程，還支持紅外發(fā)送和接收。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)采用的接口是9芯或25芯的D型插頭，常用9芯D型插頭。要完成最基本的串行通信功能，實(shí)際上只需要RXD，TXD和GND即可，但由于RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)所定義的高、低電平信號(hào)與S3C2410系統(tǒng)的LvTTL電路所定義的高、低電平信號(hào)完全不同，LVTTL的標(biāo)準(zhǔn)邏輯“1”對(duì)應(yīng)2V-3．3V電平，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“O”對(duì)應(yīng)0V-0.4V電平，而RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)采用負(fù)邏輯方式，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“l(fā)”對(duì)應(yīng)-5V-15v電平，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“0”對(duì)應(yīng)5V-15V電平。顯然，兩者間要進(jìn)行通信必須經(jīng)過(guò)信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)選用的電平轉(zhuǎn)換芯片為MAX3232。如圖6所示。圖6串口電路設(shè)計(jì)5.USB接口電路USB接口可以支持鍵盤、鼠標(biāo)、優(yōu)盤，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。S3C2410提供了方便的USB1.1接口，片內(nèi)包括兩個(gè)USB控制器，可設(shè)置為2個(gè)主機(jī)或1個(gè)機(jī)與1個(gè)從設(shè)備。本平臺(tái)設(shè)計(jì)為一個(gè)主機(jī)和一個(gè)設(shè)備，USB電路原理圖如圖7所示。圖7USB電路設(shè)計(jì)電源監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)采用NCP302HSN27T1型電壓監(jiān)測(cè)器，其芯片的工作電壓范圍為0.8-10v，靜態(tài)電流約0.5uA；電壓檢測(cè)門限精度不大于2％。當(dāng)電池電壓低于保護(hù)值2.7V時(shí)，芯片的腳l變?yōu)楦唠娖?，向微控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，蜂鳴器發(fā)出嗚叫聲提醒用戶更換電池。泄漏檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)泄漏檢測(cè)采用QM2N2型氣敏傳感器作為檢測(cè)元件，其電阻隨可燃性氣體或煙霧濃度的改變而改變。電路圖見圖8。平時(shí)，可燃性氣體或煙霧濃度在允許范圍內(nèi)，氣敏傳感器C、D間電阻值較大，從D端輸出低電平。當(dāng)可燃性氣體或煙霧濃度達(dá)到一定值后(通常設(shè)為25％LEL，LEL英文lowerexplodelimit的簡(jiǎn)寫)，氣敏傳感器C、D間電阻值迅速減小，從D端輸出高電平，使三極管導(dǎo)通，E點(diǎn)由高電平變?yōu)榈碗娖?。E連接單片機(jī)的P4-3口，這樣就可以檢測(cè)是否漏氣并做報(bào)警處理。圖8泄漏檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)8.電磁閥控制模塊設(shè)計(jì)電磁閥是控制煤氣開啟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本系統(tǒng)選用ZD.20型電磁閥(控制電路見圖9)，它是一種雙穩(wěn)態(tài)高效節(jié)能型電磁閥，由3.6V鋰電池供電，具有點(diǎn)開和點(diǎn)關(guān)的脈沖工作方式。一旦開啟或關(guān)閉，可處于自保持狀態(tài)，無(wú)須電源供電。當(dāng)P4.2腳輸出低電平時(shí)，三極管T1截止，電磁閥關(guān)閉；當(dāng)P4.2腳為高電平時(shí)，三極管T1導(dǎo)通，電磁閥ZD開啟。通過(guò)電磁閥控制電路，單片機(jī)控制系統(tǒng)可以很方便地控制用戶能否用氣。圖9電磁閥控制電路聲光報(bào)警模塊設(shè)計(jì)當(dāng)檢測(cè)到煤氣泄漏時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)做出聲光報(bào)警，即紅燈點(diǎn)亮并且蜂鳴器鳴響。當(dāng)P4．0輸出高電平，則三極管Q6導(dǎo)通，蜂鳴器U6鳴響；當(dāng)P4．0輸出低電平，則三極管Q6截止，蜂鳴器U6關(guān)閉。當(dāng)P4．1輸出高電平，則紅色LED點(diǎn)亮；當(dāng)P4．1輸出低電平，則紅色LED熄滅。其電路圖見圖10。圖10聲光報(bào)警電路無(wú)線通訊模塊設(shè)計(jì)在特殊環(huán)境的數(shù)據(jù)測(cè)控應(yīng)用中，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)越來(lái)越廣泛地被運(yùn)用，MSP430+nRF905的組合特別適合于低功耗、短距離(100--200m)、小數(shù)據(jù)量的無(wú)線數(shù)傳系統(tǒng)，MSP430CPU在低功耗應(yīng)用方面有很大優(yōu)勢(shì)，nRF905無(wú)線收發(fā)芯片具有功耗低、控制簡(jiǎn)單、可自動(dòng)處理字頭和CI坨校驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，兩者結(jié)合組成的數(shù)傳系統(tǒng)可以在很多產(chǎn)品中得到應(yīng)用。nRF905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式，分別為掉電模式、待機(jī)模式、ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式，這幾種模式由外界CPU通過(guò)控制nRF905的3個(gè)引腳PWRUP、TRXCE和TXEN的高低電平來(lái)決定。主機(jī)的MCU和分機(jī)的MCU芯片分別與各自的nRF905相連接，構(gòu)成無(wú)線通訊電路，實(shí)現(xiàn)主從機(jī)之間的無(wú)線通訊，其連接電路圖如圖11。圖11nRF905與MCU連接電路圖軟件設(shè)計(jì)1.操作系統(tǒng)平臺(tái)在WindowsCE.net產(chǎn)品的開發(fā)中，有兩個(gè)重要的方面，一個(gè)是內(nèi)核定制，一個(gè)是應(yīng)用程序的開發(fā)。微軟在這兩個(gè)方面都提供了非常好的開發(fā)工具，這就是內(nèi)核定制工具PlatformBuilder和應(yīng)用程序開發(fā)工具EmbeddedVisualC++。在嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)成功搭建的基礎(chǔ)上，如何根據(jù)具體應(yīng)用針對(duì)特定硬件定制裁減WindowsCE．net嵌入式操作系統(tǒng)是關(guān)鍵。嵌入式系統(tǒng)通常是一個(gè)資源受限的系統(tǒng)，直接在嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)上編寫軟件很困難，目前一般采用宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)模式，即首先在通用計(jì)算機(jī)上編寫程序，然后通過(guò)交叉編譯生成目標(biāo)平臺(tái)上可運(yùn)行的二進(jìn)制文件，最后下載到目標(biāo)平臺(tái)上運(yùn)行。在進(jìn)行嵌入式開發(fā)之前，首先應(yīng)該建立和配置好交叉開發(fā)環(huán)境。創(chuàng)建平臺(tái)SDK完成了平臺(tái)的定制后，接著就可以利用PlatformBuilder來(lái)創(chuàng)建為平臺(tái)上其他應(yīng)用程序的開發(fā)提供支持。SDK(So／twareDevelopm|E系列頭文件、庫(kù)文件、文檔、平臺(tái)管理器和運(yùn)行時(shí)庫(kù)的總稱。一旦創(chuàng)建了SDK，就可以將它導(dǎo)出或者安裝到別的計(jì)算機(jī)上，應(yīng)用程序開發(fā)者可以將導(dǎo)入EmbeddedVisualC++或VisualStudio中，進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行。應(yīng)用軟件開發(fā)WindowsCE是一種類Windows系統(tǒng)，具有和Windows基本一致的API。當(dāng)然WindowsCE開發(fā)也有自己的特點(diǎn)。WindowsCE應(yīng)用程序開發(fā)應(yīng)注意以下方面的要求：1．應(yīng)用程序必須使用Unicode字符集：WindowsCE是基于Unicode的操作系統(tǒng)，即操作系統(tǒng)向用戶顯示的所有文本實(shí)際上都是Unicode文本。在程序中，定義和處理字符串必須使用Unicode類型和基于Unicode的C／C++運(yùn)行時(shí)函數(shù)。2．應(yīng)用程序內(nèi)存限制比較嚴(yán)格，必須是低內(nèi)存要求：嵌入式設(shè)備通常沒(méi)有多少空間容納像臺(tái)式機(jī)那么多的內(nèi)存，WindowsCE用戶能夠調(diào)整存儲(chǔ)用的物理內(nèi)存大小(相當(dāng)于模擬硬盤空間)，也可以調(diào)整程序使用的內(nèi)存的大小(相當(dāng)于RAM)。當(dāng)可用內(nèi)存容量在某一水平以下時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)要求應(yīng)用程序釋放它的一部分內(nèi)存。因此，程序代碼應(yīng)優(yōu)化到盡可能少，程序越大，它所需要的加載時(shí)間就越長(zhǎng)。較少的代碼不僅意味著更快的速度，也意味著更好的可控制性和可靠性。3．WindowsCE雖然支持超過(guò)1000種的公共MicrosoftWin32API，但它所支持的這些API函數(shù)只是WindowAPI函數(shù)的子集。Windows有的，WindowsCE下不一定能使用?，F(xiàn)有的Windows程序一開始大都不能被WindowsCE編譯，必須做一些修改。4．電源管理。WindowsCE設(shè)備可能只有非常有限的電源，例如掌上PC依兩節(jié)電池運(yùn)行。為了節(jié)省電量，在一段時(shí)間沒(méi)有使用的情況下許多WindowsCE設(shè)備將會(huì)關(guān)閉。WindowsCE應(yīng)用程序能夠從被關(guān)閉的地方重新恢復(fù)。如果運(yùn)行時(shí)發(fā)生了致命的電量不足的情況，應(yīng)用程序中也必須能夠友好地處理這個(gè)問(wèn)題。主機(jī)終端的應(yīng)用程序開發(fā)當(dāng)硬件和操作系統(tǒng)都已經(jīng)具備后，所剩的工作就是為自己的平臺(tái)開發(fā)一些必要的應(yīng)用程序。終端的功能主要是顯示接收到的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行綜合控制。智能家居系統(tǒng)的上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊是通過(guò)對(duì)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)的。程序?qū)ι衔粰C(jī)發(fā)送的命令進(jìn)行判斷：如果在上位機(jī)程序中選擇“開始測(cè)量”按鈕，則微控制器接受讀命令，并從接收緩沖區(qū)讀去數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸：如果選擇“寫控制數(shù)據(jù)”，則微控制器接受寫命令，并將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū)準(zhǔn)各傳輸。智能家居系統(tǒng)的主機(jī)應(yīng)用程序通過(guò)兩個(gè)對(duì)話框?qū)崿F(xiàn)分機(jī)設(shè)備的基本讀／寫過(guò)程：Measure對(duì)話框主要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入量信息的采集及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，Control對(duì)話框主要用于主機(jī)發(fā)送控制信息給分機(jī)系統(tǒng)。這兩個(gè)對(duì)話框通過(guò)主窗體調(diào)用完成對(duì)整個(gè)家居系統(tǒng)的測(cè)量與控制。主機(jī)應(yīng)用程序流程圖如圖12所示。智能家居系統(tǒng)應(yīng)用程序以1路模擬量輸入、3路數(shù)字量輸入及相應(yīng)的4路輸出控制量為例實(shí)現(xiàn)智能控制功能。圖12主機(jī)應(yīng)用程序流程圖所以主機(jī)程序最關(guān)鍵的部分就是人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。人機(jī)界面(Human—MachineInterface)是人與機(jī)器進(jìn)行交互的操作方式，即用戶與機(jī)器互相傳遞信息的媒介。在應(yīng)用系統(tǒng)中，界面的重要性越來(lái)越突出，甚至關(guān)系到系統(tǒng)能否成功實(shí)施。界面對(duì)于軟件開發(fā)人員而言，僅僅是一部分。甚至被認(rèn)為是無(wú)關(guān)重要的部分，但對(duì)于最終用戶而言，則是需要時(shí)時(shí)面對(duì)的重要部分，甚至是系統(tǒng)的全部。人機(jī)界面設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括用戶輸入輸出界面樣式、操作方式和界面間的轉(zhuǎn)移關(guān)系。界面設(shè)計(jì)的傾向應(yīng)該使用戶感覺(jué)到操作軟件是一件輕松快樂(lè)的事情：讓用戶感到軟件系統(tǒng)是有禮貌的；盡量使用貼近用戶環(huán)境的交互語(yǔ)言。創(chuàng)新點(diǎn)本文從理論和系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面對(duì)智能家居控制系統(tǒng)的問(wèn)題進(jìn)行研究，采用三星公司的S3C2410芯片，使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及射頻芯片無(wú)線通信技術(shù)給出了智能家居的一種合理的、高性能的實(shí)現(xiàn)。在課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)新方面有下面幾點(diǎn)：1．總體方案的設(shè)計(jì)和元器件選型。設(shè)計(jì)中選用的32位RISC處理器S3C24lO作為主控制器，用nRF905射頻芯片進(jìn)行主機(jī)和分機(jī)的無(wú)線通訊，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了主機(jī)和各分機(jī)的功能模塊。2．設(shè)計(jì)了nRF905射頻芯片與主機(jī)和分機(jī)的連接電路。3．設(shè)計(jì)了分機(jī)控制對(duì)象的處理控制方法，包括煤氣電磁閥門的動(dòng)作和聲光報(bào)警等。4．研究了WindowsCE．net操作系統(tǒng)，完成了用PB定制操作系統(tǒng)，并將其移植到基于ARM的硬件平臺(tái)上。5．完成了SDK的導(dǎo)出及安裝，利用開發(fā)工具EvC完成了用戶界面的設(shè)計(jì)。經(jīng)費(fèi)預(yù)算1.ARM開發(fā)板、相應(yīng)耗材、制作硬件、電路元件、傳感器等購(gòu)置費(fèi)：20000元2.系統(tǒng)電路印制、焊接：5000元3.成品制作、性能調(diào)試等費(fèi)用：5000元4.郵寄費(fèi)、論文發(fā)表版面費(fèi)、資料文獻(xiàn)調(diào)查費(fèi)、互聯(lián)網(wǎng)信息查詢費(fèi)、資料報(bào)告印刷費(fèi)用：3000元合計(jì)：33000元參考文獻(xiàn)1周留洋，龔衛(wèi)國(guó)，楊利平等.基于復(fù)合通訊方式的遠(yuǎn)程智能家居系統(tǒng).計(jì)