嵌入式系統(tǒng)在智能家居中的應(yīng)用

汪家樂

利用嵌入式系統(tǒng)來構(gòu)建智能家居系統(tǒng)，使得用戶可以根據(jù)實際需求來進行操作，不僅可以提高生活水平，并且與其他系統(tǒng)相比，其在運行上具有更高的穩(wěn)定性。本文對嵌入式系統(tǒng)在智能家居中應(yīng)用要點進行了簡單分析。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng) 智能家居 系統(tǒng)構(gòu)建

智能家居系統(tǒng)逐漸被廣泛的應(yīng)用到實際生活中，其具有建筑、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備自動化為一體特點，營造健康、舒適、安全居住環(huán)境，對提高生活質(zhì)量具有重要意義。以嵌入式ARM體系結(jié)構(gòu)為開發(fā)平臺，結(jié)合linux操作系統(tǒng)，構(gòu)建一個功能完善的智能家居系統(tǒng)，切實滿足實際生活需求。

1 嵌入式系統(tǒng)特點分析

嵌入式系統(tǒng)結(jié)合了軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)，將計算機技術(shù)作為基礎(chǔ)，確定各項應(yīng)用功能為系統(tǒng)核心，根據(jù)實際需求，來對軟硬件進行剪裁設(shè)計，保證其體積、能耗、功能以及運行等各方面均可以達到設(shè)計標準，完全滿足應(yīng)用需求的計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要包括基礎(chǔ)硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件三部分。其中，硬件設(shè)備包括存儲器、嵌入式微處理器、輸入/輸出接口以及通用設(shè)備接口，且嵌入式微處理器為整個硬件系統(tǒng)的核心，要求其具有穩(wěn)定性與高效性。而操作系統(tǒng)需要支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件運行，包括與硬件關(guān)聯(lián)的底層驅(qū)動軟件、通信協(xié)議、系統(tǒng)內(nèi)核、標準化瀏覽器等，主要對整個系統(tǒng)資源進行分配、調(diào)度、控制。

2 嵌入式系統(tǒng)在智能家居系統(tǒng)中應(yīng)用要點

2.1 系統(tǒng)控制平臺設(shè)計

2.1.1 PC機

確定PC機為主控制器，可以有效連接整個智能家居系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備和局域網(wǎng)，可通過管理軟件，對系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備進行管理。對比其方式可以大大縮短開發(fā)周期，且開發(fā)難度低，但是運行功耗大。

2.1.2 嵌入式微處理器

與普通計算機相比，其去除了微處理器內(nèi)冗余部分，僅保留與嵌入式系統(tǒng)關(guān)聯(lián)密功能部分，并且可以與GPRS通信接口、通用串行端口、GSM通信接口、TCP/IP通信單元以及藍牙模塊接口等進行有效連接，將各項元件單元與嵌入式微處理器一起設(shè)置在同一芯片上，縮小處理器體積的同時，還可以降低運行功能，降低了開發(fā)成本。

2.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計要點

2.2.1 藍牙模塊

此模塊為集成藍牙功能的芯片，包括藍牙數(shù)據(jù)模塊與藍牙語音模塊?？蓱?yīng)用BlueCore4-Flash系列藍牙芯片為基礎(chǔ)的藍牙適配器，具體為BTS4504C1H型號的標準RS232串口藍牙適配器，可支持藍牙2.1規(guī)范，并設(shè)置有外置天線，100m有效通信，以及標準RS232無限制模式接口。

2.2.2 藍牙協(xié)議棧

BlueCore4-Flash提供的藍牙協(xié)議棧固件在RISC微控制器上運行，符合藍牙1.1規(guī)范，軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)使RISC微控制器與和主機處理器應(yīng)用不同方法來承擔(dān)藍牙技術(shù)處理過程產(chǎn)生的支出，其中上層協(xié)議?？梢栽谛酒约爸鳈C處理器上運行。選擇BlueCore HCI藍牙協(xié)議棧，其在運行時內(nèi)部處理器執(zhí)行藍牙協(xié)議棧到主機控制器接口，并且由主機處理器來提供全部上層協(xié)議棧。對于HCI藍牙協(xié)議棧，包括基帶層、主機控制接口和鏈路管理層三部分，還具有標準的USB1.1與UART HCI傳輸層，最大可以支持7個從設(shè)備工作。

2.2.3 ARM硬件

（1）核心處理器芯片。應(yīng)用linux系統(tǒng)為嵌入式操作系統(tǒng)，對智能家居系統(tǒng)內(nèi)各功能進行調(diào)度和控制，同時還要兼顧分析微處理器片內(nèi)存儲器容量以及芯片外圍電路擴展因素限制，最終確定應(yīng)用S3C2440A芯片，開發(fā)板在選擇應(yīng)用FL2440。

（2）嵌入式開發(fā)板。FL2440開發(fā)板為核心板加底板組合形式，其中核心板共六層，底板兩層，在實際運行中具有較高的可靠性，可以穩(wěn)定運行在400MHz時鐘頻率上，并且還具有豐富的接口，具有強大的操作功能，可以適用于各種手持設(shè)備、消費類電子設(shè)備等開發(fā)。

2.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計要點

2.3.1 交叉編譯環(huán)境

本系統(tǒng)運行程序平臺為嵌入式S3C2440開發(fā)板，存儲空間和運算能力較低，無法在ARM平臺上完成編譯，便需要建立交叉編譯環(huán)境。即在普通PC機上成功編譯程序后，利用串口或USB將編譯好的程序加載到ARM板子內(nèi)，進而實現(xiàn)程序所具有的功能。

2.3.2 Linux內(nèi)核移植

主要分為內(nèi)核配置、建立依賴關(guān)系、建立內(nèi)核、下載到開發(fā)板，以及制作文件系統(tǒng)和下載文件系統(tǒng)幾個步驟。

2.3.3 Web服務(wù)器移植

主要包括源碼解壓、建立makefile文件、修改makefile文件、得到boa可執(zhí)行文件、完成boa配置等階段，最后在主機linux瀏覽器內(nèi)輸入開發(fā)板IP地址，假如可以正確訪問到索引頁面，則證明Web服務(wù)器移植成功。

3 結(jié)束語

智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用，對改善生活水平具有重要意義。將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到智能家居中，需要基于嵌入式技術(shù)特點進行分析，根據(jù)智能家居系統(tǒng)實際功能要求，對硬件和軟件系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，確?？梢詽M足應(yīng)用要求。

參考文獻

[1]吳禹星.嵌入式系統(tǒng)在智能家居中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2015（09）：60-61.

[2]明航.智能家居中嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用[D].武漢：湖北大學(xué)，2013.

作者單位

湖北工程學(xué)院 湖北省孝感市 432100