基於ARM的智慧型家居遠端控制系統設計

2021-04-18 18:56:08 字數 2457 閱讀 7986

隨著網際網路技術和資訊通訊技術向普通家庭生活的不斷普及,如何將消費電子、計算機和通訊融為一體,已成為人們非常關心的乙個問題。智慧型家電網路管理系統能夠實現家用電器的網路化、智慧型化管理。通過該系統將家中的網路電器與網際網路和gprs網路相連,這樣無論何時何地,使用者都可以通過該系統遠端操縱家用電器。本文主要討論

智慧型家居

遠端控制系統的設計與實現。     

智慧型家居系統的總體結構

智慧型家居遠端控制系統的核心部分是乙個嵌入式web伺服器,系統集有線和無線web伺服器於一體,使用者可以利用辦公室的pc或者手機登入家中的web伺服器,在通過使用者名稱和密碼驗證後,便可以檢視並控制家用電器;系統帶有lcd和鍵盤,具有良好的人機介面;使用者還可以通過鍵盤來設定系統的任務;系統留有豐富的功能擴充套件介面,通過這些擴充套件介面將來還可以實現防火防盜和智慧型抄表等應用。系統結構框圖如圖1所示。

圖1 智慧型家居系統的總體結構

智慧型家居系統的硬體設計

1 系統的硬體結構

在本系統中,主晶元採用意法半導體的str710,它基於高效能的arm7tdmi核心,擁有非常豐富的外設和增強的i/o功能。該器件包含片上高速單電壓flash儲存器和高速ram儲存器。由於內嵌arm核心,所以與所有的arm工具和軟體相容。網路晶元採用cirrus logic公司生產的基於isa的低功耗、效能優越的cs8900a,gprs模組採用siemens公司的mc35i,另外系統中還提供了32mb的flash和sram,分別由晶元m28w320ecb和tc55v820ft來實現。

圖2 系統硬體結構

2 主晶元str710

str710具有4通道12位

adc和10個通訊介面,非常適合

工業應用

,尤其適合本設計這種需要比較多的介面,既有模擬輸入又有數字輸入的系統。

str710是整個系統的核心。它作為乙個嵌入式閘道器,將外部網路與所有的網路家電連線在一起,是整個系統執行的

平台。首先,在遠端操縱家電方面,str710負責從mc35i接收到的短訊息和cs8900a接收到的乙太網資料中提取出使用者指令,然後根據該指令操縱相應的網路家電或者查詢其運**況,最後將執行結果反饋到使用者終端。其次,在網路家電工作模式設定方面,str710的任務主要是在lcd上顯示相應的選單以及幫助資訊,通過良好的介面指導使用者完成設定。str710還定時檢視家用電器的工作情況。一旦出現緊急或危險的狀況時,及時採取必要的保護措施,並向使用者終端報警。

3 網路控制器cs8900a

cs8900a突出的特點是使用靈活,其物理層介面、資料傳輸模式和工作模式等都能根據需要而動態調整,通過內部暫存器的設定來適應不同的應用環境。

cs8900a支援i/o傳輸模式、memory模式和dma模式,其中,i/o模式是訪問cs8900a儲存區的預設模式,比較簡單易用,所以在本系統中選用i/o模式。cs8900a與str710的硬體連線框圖如圖3所示,str710通過/sbhe、/iow和/ior等控制訊號實現對cs8900a的工作方式控制和讀寫操作。資料的接收採用中斷方式,由於cs8900a和str710的中斷電平是相反的,所以,中斷訊號線間需接乙個非門。cs8900a與str710之間的資料傳輸採用的是預設的i/o模式,因此,讀寫引腳/memw和/m emr被置高,以關閉memory方式。在此模式下,用4根位址線就可以實現對所有暫存器的訪問。如圖3所示,引腳sa0~sa3對應接到str710的位址線a11~a14上即可。除了為保證上述的預設偏移位址(0x0300),須將sa8和sa9置高外,其餘不用的位址線都接低電平。

cs8900a通過乙個帶厄流線圈的隔離變壓器(e2023)將cpu要傳送的資料傳送到網路上;接收資料時,由網路傳來的資料也經過隔離變壓器。加隔離變壓器的作用主要是將外部線路與cs8900a隔開,防止干擾和燒壞元器件,實現帶電的插拔功能。

圖3 cs8900a與str710的介面

4 gprs模組mc35i

mc35i的正常執行需要相應的外圍電路與其配合。mc35i的40個引腳通過zif聯結器分別與電源電路、啟動與關機電路、資料通訊電路、語音通訊電路、sim卡電路、狀態指示燈電路等連線,如圖4所示。 

圖4 mc35i外圍介面電路

系統軟體設計

系統軟體採用分層設計,包括硬體裝置驅動層、作業系統層、應用程式介面層和應用軟體層。軟體系統結構如圖5所示。

圖5 智慧型家電網路管理系統軟體框架

作業系統選擇小型的實時作業系統μc/os-ii是基於以下幾方面的考慮:完全免費的核心、公開的源**、系統核心實

用性強、可靠性高,作業系統核心對處理器以及rom、ram資源的要求不高,利於在16位微處理器上移植。tcp/ip協議分為4層:鏈路層(arp協議)、網路層(ip協議、icmp協議)、傳輸層(tcp協議、udp協議)、應用層(http協議)。本系統的tcp/ip協議棧選擇uip1.0;圖形使用者介面選擇μcgui。

結束語

這一智慧型家居

藍芽晶元遠端控制智慧型家居系統的應用

藍芽技術是目前大多電子產品都是使用到的一款新興技術。其目的是建立乙個短距離的無線通訊標準。它使用2.4ghz 2.5ghz的ism頻段來傳送話音和資料。運用成熟 實用先進的無線技術來代替電纜,它提供了低成本低功耗的無線介面,使所有固定和移動裝置通過微微網pan連線起來。這樣人們可以通過手機或者網際網...

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3 開發環境的搭建 本次課題使用的開發環境比較特殊,沒有乙個現成的整合開發環境,需要自己一步一步的搭建開發環境,開發環境的搭建的過程十分複雜,而且如果沒有這個開發環境本次課題就無法進行。因此,在進行設計時,必須要進行開發環境的搭建。3.1 虛擬機器安裝和系統安裝 在pc機上安裝vmware work...