嵌入式智能硬件與上位機(jī)快速配置與交互方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黨梓杰++賀鳴升

摘要：在物聯(lián)網(wǎng)的影響下， 目前的智能家居可以說(shuō)是物聯(lián)化的體現(xiàn)， 智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備連接在一起，提供從家電控制、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、家庭成員健康狀況監(jiān)測(cè)等多種功能和手段[1]。但是目前存在的智能家居設(shè)備與移動(dòng)端之間的初始化連接卻存在著用戶體驗(yàn)差，周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。本文提出了用多播的形式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸?shù)姆椒?，傳輸效率高，用戶體驗(yàn)好。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 設(shè)備連接

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）12-0164-01

1 智能硬件與上位機(jī)交互系統(tǒng)存在的問題

目前的智能家居的設(shè)計(jì)當(dāng)中，家居網(wǎng)絡(luò)與外界的通信大多以路由器為媒介加入到互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，略微傳統(tǒng)的交互方式中，由智能硬件開啟AP，手機(jī)客戶端連入家居網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中進(jìn)行通信，或者使用比較傳統(tǒng)的WPS快速方式使得移動(dòng)設(shè)備加入到路由器的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。目前，這些交互方式均存在著用戶體驗(yàn)差，周期長(zhǎng)，后期維護(hù)難等一系列的困難，不利于用戶的使用和整個(gè)的市場(chǎng)的推廣。

2 智能硬件與上位機(jī)的交互設(shè)計(jì)

2.1 交互思路

智能家居系統(tǒng)中，家居的硬件需要與移動(dòng)端進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)交互[2]，而路由器是兩者連接的媒介，還負(fù)責(zé)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接。但是智能硬件在初始化的過程中需要得到路由器的連接信息才能加入路由器網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的PC或者移動(dòng)端相比，智能硬件無(wú)法進(jìn)行輸入，因此連入路由器的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)巨大的問題。

利用嵌入式設(shè)備和移動(dòng)端交互中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在組播網(wǎng)絡(luò)幀頭中，有一部分是保留的，我們可以把有效信息放置于802.11幀頭中我們可以利用這部分來(lái)保存路由器信息和控制信息，然后不斷的進(jìn)行廣播，嵌入式設(shè)備收取廣播幀得到需要的信息，連接路由器，然后根據(jù)其中的控制信息可以來(lái)進(jìn)行硬件控制。

802.11幀中Address1或Address3是目的MAC地址，可以使用MAC地址的后1個(gè)或2個(gè)字節(jié)進(jìn)行有效信息的傳遞。例如傳輸“AP_NAME”需要4個(gè)802.11幀，幀的編號(hào)可以通過報(bào)文長(zhǎng)度來(lái)確定，如圖1所示。

本文創(chuàng)新性的提出了一種利用多播方式來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式硬件與移動(dòng)端進(jìn)行交互的設(shè)計(jì)方法。主要思想是基于802.11幀頭的信息嵌入機(jī)制，具有很強(qiáng)的靈活性以及可移植性。通過將路由器信息嵌入到多播幀當(dāng)中，嵌入式智能設(shè)備能夠快速的得到路由器信息并加入其中。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

報(bào)文采用UDP的多播，傳遞到智能硬件上的信息包括SSID長(zhǎng)度，SSID，密碼和密碼的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度的傳輸和內(nèi)容的傳輸應(yīng)該分開。首先向固定的IP地址發(fā)送多播報(bào)文，IP地址當(dāng)中嵌入SSID和密碼的長(zhǎng)度。然后向另外一個(gè)IP地址中發(fā)送多播報(bào)文，IP地址內(nèi)嵌SSID和密碼?？紤]到SSID的長(zhǎng)度，需要修改IP地址，在其中加入一個(gè)順序位。智能硬件收到報(bào)文后，根據(jù)順序位組裝收到的內(nèi)容，然后根據(jù)SSID和密碼長(zhǎng)度切分，最后就得到完整的SSID和密碼。根據(jù)SSID和密碼就可以去連接路由器。

例如SSID為test，密碼為12345678，前兩位設(shè)置為224和88，則配置過程中手機(jī)APP應(yīng)當(dāng)循環(huán)向下列地址發(fā)送多播報(bào)文。建議頻率為1秒發(fā)送100個(gè)包。報(bào)文格式如表1所示。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著智能家居的發(fā)展，智能硬件如何通過與移動(dòng)端的交互成為了急需解決的重要問題。通過利用嵌入式設(shè)備和移動(dòng)端交互的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在幀信息中進(jìn)行有效的存儲(chǔ)連接信息，可以達(dá)到智能硬件的快速配置和交互。

參考文獻(xiàn)

[1]蒲海濤.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下基于上下文感知的智能交互關(guān)鍵技術(shù)研究[D].青島：山東科技大學(xué)，2011.

[2]朱璟，李世國(guó).物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的新型智能家電之設(shè)計(jì)思考[J].包裝工程，2010，31（16）：70-73.