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[摘 要]随着嵌入式系统和通信网络技术的不断发展，传统家居的装配设计也越来越高端化、现代化、智能化。本文设计了一款嵌入式智能家居控制系统，主要实现了家庭安全防护的功能。以嵌入式微处理器S3C2440AL-40和温度传感器DS18B20为硬件基础，选用Windows Embedded CE 6.0作为嵌入式操作系统，完成了报警模块驱动程序的设计。为现代家居的安全性可靠性提供了有力保障，是适应社会发展潮流和发展趋势的。
[关键词]嵌入式微处理器；智能家居；温度传感器
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0332-02
引言
智能家居起源于29世纪70年代的美国，90年代末，作为家具行业高科技应用前沿理念传至我国。国内智能家居市场似乎更多停留在概念层面。不过近年来随着随着政策扶持力度的不断加大，和国内外厂商的积极参与，智能家居建设持续增速。[1]
功能需求分析
本文设计了一个嵌入式智能家居控制系统，其功能包括以下方面：
家庭安防：安全是居民对智能家居的首要要求，家庭安防由此成为智能家具的首要组成部分。它具有煤气泄露报警、火灾烟雾报警、紧急求助报警、门窗磁报警、温度测控报警等功能。当智能家居的安防子系统空调处于布防状态时，系统探测到家中有人入室，就会自动报警，通过蜂鸣器实现本地报警，同时，报警信息报到物业管理中心和主人手机上。
硬件设计
系统的硬件部分主要由嵌入式微处理器、温度传感器、烟雾传感器、显示器、报警器（蜂鸣器）、存储器、设备控制模块、以太网和电源模块组成。[2]本文选用的嵌入式处理器是三星公司设计生产的S3C2440AL-40 Arm9微处理器。其主频可达400MHZ，内核采用的是由ARM公司设计的16/32位的精简指令集ARM920T内核，集成了内存管理单元、先进微控制总线构架、哈佛结构高速缓冲体系结构等。[3]以太网电路部分采用RTL8019设计，最大通信速率达10Mbps。S3C2440微处理器具有内置的LCD控制器，它具有将显示缓存中的LCD图像数据传输到外部LCD驱动电路的逻辑功能。支持DSTN和TFT两种LCD屏，并支持黑白和彩色显示。触摸屏的控制采用专用芯片ADS7843，专门处理是否有你或者手指按下触摸屏，并在按下时分别给两组电极通电，然后将其对应位置的模拟电压信号经过A/D转换送回处理器。
厨房、书房、卧室和客厅设有烟雾传感器，当它监测的烟雾浓度达到报警限时，触发报警开关动作，该信号经光电耦合电路传送到微处理器，控制报警模块发出报警信息，通知屋内的人有火警。微处理器检测到信号输入后，还可在家中无人时经以太网传送给远程客户端。
室内有空调的房间还裝有温度传感器，夏天温度过高以时，温度达到某一上限，信息传递给微处理器，微处理器向设备控制模块发出开启空调信号，控制空调开启冷气，室温降到常温，温度传感器即控制微处理器停止动作，微处理器即关闭空调。同样冬天温度过低时，达到某一下限，微处理器也会开启设备控制模块，使空调打开暖风，待到室温恢复常温，再控制微处理器发出关闭空调信号，即让空调停止工作（图1）。
软件设计
本文选用的事微软公司的Windows Embedded CE 6.0版本，它是微软公司专门针对嵌入式产品领域开发的嵌入式操作系统。该系统是一种紧凑、高效、可伸缩的32位操作系统，主要面向各种嵌入式系统和产品。他所具有的多线程、多任务、完全抢占式的特点，是专为各种有很严格资源限制的硬件系统设计的。
Windows CE操作系统是模块化设计的，整个系统被划分为数百个模块，嵌入式系统开发人员可以根据系统的需要选择自己需要的模块，从而达到减小系统体积的目的。一个最小的Windows CE可运行内核只需要几百KB。而一个功能完备的Windows CE映像也不会超过64MB。此外，微软开放了部分Windows Embedded CE的源代码，并且允许开发人员对这部分源代码进行修改。它的模块化设计使嵌入式系统和应用程序开发者能够方便的加以定制以适应一系列产品，例如，消费类电子设备、专用工业控制器和嵌入式通信设备等需要的产品。
与其他嵌入式操作系统相比，Windows CE的优点如下：
学习、使用简单。微软提供了方便的IDE和开发工具，对于OS的定制、裁减、交叉编译等都相对简单。此外Windows CE的应用程序开发接口也是Win32 API，与桌面Windows的基本一致。这也方便了桌面Windows开发人员向Windows CE嵌入式开发过度。
图形界面优秀。这是许多人选用Windows CE的主要原因。Windows CE的图形和多媒体能力是非常优秀的，可以方便的支持多种视频、声频格式；此外还支持DirectX多媒体接口，这对于开发多媒体应用（如电子地图导航、多媒体播放器等）非常方便。
温度显示应用程序设计主要包括，温度传感器的初始化、打开、参数设置、数据读取并存储、温度显示、温度超限报警等。
温度显示应用程序的实现过程：首先初始化传感器，包括打开驱动程序、读取传感器信息；初始化完成后，开始温度的采集、存储、显示等；最后将温度传感器测得的实际值与设置的温度上下限值进行比较，如果温度值超限，打开报警器报警。应用程序的工作流程如图2。
温度采集的流程如图3。
超限报警流程图如图所示4。
结语
随着嵌入式技术在某些领域已经得到了成熟运用，嵌入式智能家居方面的应用还有这更为广阔的空间。本文以温度检测报警系统为例，粗略介绍了智能家居控制系统的软件设计思路，为亟待加入智能家居的用户提供了施行的可能性。21世纪，嵌入式智能家居的设计与实现以及与物联网的结合还有很长的路要走。
参考文献
[1] 王田苗，魏洪兴.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京：清华大学出版社，2011：323～327.
[2] 蒋建春.嵌入式系统原理与设计[M].北京：机械工业出版社，2010：210～211.
[3] 敖可.基于嵌入式Web的远程温度监测系统的设计[D].兰州交通大学，2014.
[4] 于忠得，林敏，申华.嵌入式系统基础教程[M].北京：国防工业出版社，2009：215～216.
[关键词]嵌入式微处理器；智能家居；温度传感器
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0332-02
引言
智能家居起源于29世纪70年代的美国，90年代末，作为家具行业高科技应用前沿理念传至我国。国内智能家居市场似乎更多停留在概念层面。不过近年来随着随着政策扶持力度的不断加大，和国内外厂商的积极参与，智能家居建设持续增速。[1]
功能需求分析
本文设计了一个嵌入式智能家居控制系统，其功能包括以下方面：
家庭安防：安全是居民对智能家居的首要要求，家庭安防由此成为智能家具的首要组成部分。它具有煤气泄露报警、火灾烟雾报警、紧急求助报警、门窗磁报警、温度测控报警等功能。当智能家居的安防子系统空调处于布防状态时，系统探测到家中有人入室，就会自动报警，通过蜂鸣器实现本地报警，同时，报警信息报到物业管理中心和主人手机上。
硬件设计
系统的硬件部分主要由嵌入式微处理器、温度传感器、烟雾传感器、显示器、报警器（蜂鸣器）、存储器、设备控制模块、以太网和电源模块组成。[2]本文选用的嵌入式处理器是三星公司设计生产的S3C2440AL-40 Arm9微处理器。其主频可达400MHZ，内核采用的是由ARM公司设计的16/32位的精简指令集ARM920T内核，集成了内存管理单元、先进微控制总线构架、哈佛结构高速缓冲体系结构等。[3]以太网电路部分采用RTL8019设计，最大通信速率达10Mbps。S3C2440微处理器具有内置的LCD控制器，它具有将显示缓存中的LCD图像数据传输到外部LCD驱动电路的逻辑功能。支持DSTN和TFT两种LCD屏，并支持黑白和彩色显示。触摸屏的控制采用专用芯片ADS7843，专门处理是否有你或者手指按下触摸屏，并在按下时分别给两组电极通电，然后将其对应位置的模拟电压信号经过A/D转换送回处理器。
厨房、书房、卧室和客厅设有烟雾传感器，当它监测的烟雾浓度达到报警限时，触发报警开关动作，该信号经光电耦合电路传送到微处理器，控制报警模块发出报警信息，通知屋内的人有火警。微处理器检测到信号输入后，还可在家中无人时经以太网传送给远程客户端。
室内有空调的房间还裝有温度传感器，夏天温度过高以时，温度达到某一上限，信息传递给微处理器，微处理器向设备控制模块发出开启空调信号，控制空调开启冷气，室温降到常温，温度传感器即控制微处理器停止动作，微处理器即关闭空调。同样冬天温度过低时，达到某一下限，微处理器也会开启设备控制模块，使空调打开暖风，待到室温恢复常温，再控制微处理器发出关闭空调信号，即让空调停止工作（图1）。
软件设计
本文选用的事微软公司的Windows Embedded CE 6.0版本，它是微软公司专门针对嵌入式产品领域开发的嵌入式操作系统。该系统是一种紧凑、高效、可伸缩的32位操作系统，主要面向各种嵌入式系统和产品。他所具有的多线程、多任务、完全抢占式的特点，是专为各种有很严格资源限制的硬件系统设计的。
Windows CE操作系统是模块化设计的，整个系统被划分为数百个模块，嵌入式系统开发人员可以根据系统的需要选择自己需要的模块，从而达到减小系统体积的目的。一个最小的Windows CE可运行内核只需要几百KB。而一个功能完备的Windows CE映像也不会超过64MB。此外，微软开放了部分Windows Embedded CE的源代码，并且允许开发人员对这部分源代码进行修改。它的模块化设计使嵌入式系统和应用程序开发者能够方便的加以定制以适应一系列产品，例如，消费类电子设备、专用工业控制器和嵌入式通信设备等需要的产品。
与其他嵌入式操作系统相比，Windows CE的优点如下：
学习、使用简单。微软提供了方便的IDE和开发工具，对于OS的定制、裁减、交叉编译等都相对简单。此外Windows CE的应用程序开发接口也是Win32 API，与桌面Windows的基本一致。这也方便了桌面Windows开发人员向Windows CE嵌入式开发过度。
图形界面优秀。这是许多人选用Windows CE的主要原因。Windows CE的图形和多媒体能力是非常优秀的，可以方便的支持多种视频、声频格式；此外还支持DirectX多媒体接口，这对于开发多媒体应用（如电子地图导航、多媒体播放器等）非常方便。
温度显示应用程序设计主要包括，温度传感器的初始化、打开、参数设置、数据读取并存储、温度显示、温度超限报警等。
温度显示应用程序的实现过程：首先初始化传感器，包括打开驱动程序、读取传感器信息；初始化完成后，开始温度的采集、存储、显示等；最后将温度传感器测得的实际值与设置的温度上下限值进行比较，如果温度值超限，打开报警器报警。应用程序的工作流程如图2。
温度采集的流程如图3。
超限报警流程图如图所示4。
结语
随着嵌入式技术在某些领域已经得到了成熟运用，嵌入式智能家居方面的应用还有这更为广阔的空间。本文以温度检测报警系统为例，粗略介绍了智能家居控制系统的软件设计思路，为亟待加入智能家居的用户提供了施行的可能性。21世纪，嵌入式智能家居的设计与实现以及与物联网的结合还有很长的路要走。
参考文献
[1] 王田苗，魏洪兴.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京：清华大学出版社，2011：323～327.
[2] 蒋建春.嵌入式系统原理与设计[M].北京：机械工业出版社，2010：210～211.
[3] 敖可.基于嵌入式Web的远程温度监测系统的设计[D].兰州交通大学，2014.
[4] 于忠得，林敏，申华.嵌入式系统基础教程[M].北京：国防工业出版社，2009：215～216.