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基于PXA270-Linux的智能家居系统研讨

发布时间:2018-12-17 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    基于PXA270-Linux的智能家居系统研讨作者:未知   摘 要:设计了PXA270处理器和Linux操作系统的智能家居网络系统,通过运用RS 485总线接入各种功能的传感器模块和抑制模块及软硬件均模块化的设计思维,最后实现了家居平安报警、家用电器及照明系统远程抑制。该方案具有设计灵活,可裁剪性强,集成度高,易于升级等优点,在视频处理和远程监控具有一定优势。
  关键词:智能家居; RS 485总线; PXA270处理器; Linux
  中图分类号:TP277;TP872 文献标识码:A
  文章编号:1004-373X(2010)13-0207-02
  
  Research of Smart Home System Based on PXA270-Linux
  LIU Jing
  (Department of Information and Engineering, Sh
  nxi Polytechnic Institute, Xianyang 712000, China)
  Abstract: An intelligent home network system for PXA270 processor and Linux operating system is designed in this paper.The home safety alarm, and the remote control of home appliances and lighting systems are realized with various functions of the sening modules and control modules inserted by RS 485 bus. The design scheme is flexible and easy to upgrade, and has high integration level and obvious superiorities in vedio processing and remote fonitoring.
  Keywords: smart home; RS 485 bus; PXA270 processor; Linux
  
  智能家居是通过综合选取先进的计算机、通讯和抑制技能(3C),建立一个由家庭平安防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统组成的家庭综合服务与管理集成系统,从而实现全面的平安防护、便利的通信网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。智能家居是一个多功能的技能系统,它包括可视对讲、家庭内部的平安防范、家居综合布线系统、照明抑制、家电抑制、远程的视频监控、声音监听、家庭的影音系统等。随着技能发展和人们需求的增长家居智能化包含的内容会更多。
  1 智能家居系统结构
  目前完整的智能家居系统主要包括5个局部:主控模块、电器抑制子系统、照明抑制子系统、平安抑制子系统和网络抑制子系统。5个局部功能各司其职,逻辑上构成一个完整的抑制实体。整个系统能为人们提供智能、舒适、平安的家庭环境,同时提供远程信息监控能力。智能家居系统组成如图1所示。主控模块负责子系统的信息集中、存储、分析和决策。嵌入式芯片的发展使主控模块越来越精巧,功能日益丰富。
  智能家居是一个庞大的系统,主控系统是系统的抑制中枢,家庭网络是系统的神经系统,传输系统信息流和抑制流。家居中的设备众多,设备的接口各异,实现各种设备的智能抑制面对巨大挑战。该设计选取分布式技能、总线技能和嵌入式技能构造了一个多功能、通讯能力强的智能家居系统。
  图1 智能家居系统组成
  2 开发平台的选择与构建
  2.1 智能家居系统硬件构成
  主控平台:UP-SmartHome智能家居教学实验系统属于一种综合的教学实验系统,主处理器选用基于ARM核的Intel XScale架构的PXA270处理器,它集成了存储单元抑制器、时钟和电源抑制器、LCD抑制器、AC97抑制器等外围抑制器,能够实现丰富的外围接口功能。其低电源运行模式以及动态电源管理技能能够有效降低电源的功耗。内置的LCD抑制器和触摸屏抑制器简化液晶显示的电路设计,此系统中选取��16 b�� 8寸640×480真彩LCD显示屏和触摸屏。PXA270处理器主频高达624 MHz,运算能力强,功耗低,可满足主控模块的运算要求,外围接口丰富,为主控模块的扩展提供良好的支持,用户能够自己设计接口进行其他模块的功能实现。
  2.2 嵌入式开发软件平台
  嵌入式硬件资源日益丰富,成本也较低廉,资源的增强使软件有更多的资源能够利用。该设计中主控模块的硬件资源相当丰富,软件系统也很庞大,软件系统无法避免在访问资源时遇到冲突、数据同步、数据交换的问题,所以需要一个嵌入式操作系统统一管理硬件资源,并对软件开发提供良好的基础环境,此系统选取在源代码开放、可移植性强的Linux操作系统长进行开发。
  2.2.1 指引程序
  指引加载程序 Bootloader 是嵌入式系统软件开发的第一个环节,是指标板系统加电后运行的第一段代码,通过初始化硬件设备,建立内存空间的映射表,为最后加载操作系统内核建立适当的系统软硬件环境。Bootloader是严格地依赖于硬件而实现的,通用的Bootloader几近是不可能的。在此,由于U-boot 是遵循 GPL条款的开放源码项目,能支持尽可能多的嵌入式处理器和嵌入式操作系统。此系统在PXA270开发板上成功移植了U-boot。
  2.2.2 Linux内核移植和编译
  所谓Linux 移植便是把Linux 操作系统针对具体的指标平台做必要改写之后,安装到该指标平台使其准确地运行起来。这个观念目前在嵌入式开发领域讲的对照多。其基本内容是:获取某一版本的Linux 内核源码,根据具体指标平台对这个源码进行必要的改写,然后添加一些外设驱动,打造一款符合于指标平台的新操作系统,对该系统进行针对指标平台的交叉编译,生成一个内核映象文件,最终把该映象文件烧写(安装)到指标平台中。而常常对Linux 源码的改写事务难度较大,这里选取的是指标平台提供商所给的文件。如果系统中有些硬件没有驱动起来,就需要自己开发驱动程序。
  3 软件设计
  3.1 主控模块软件设计
  智能家居主控模块上硬件资源丰富,软件上有 Linux 操作系统的支持,各个子模块在主控模块的抑制下协同事务。主控模块和子模块之间主要传输信息流和抑制流。主控模块到子模块传输的主要是抑制流,这些抑制流完成子模块的配置或者下令子模块系统完成特定的任务。子模块到主机传输的主要是数据流,数据流主要包含子模块系统中各设备的运行状态或传感器数据等。
  主控平台软件的主要功能是系统初始化,建立人机交互界面,实现与 GSM 通信,与各监测、抑制模块通信。
  在初次使用时,由用户设置手机号码,号码将保存在主控平台配置的FLASH 中,主控平台等待用户下令,此下令可能来自GSM模块或当前主控人机界面,当用户通过短消息向系统发送抑制消息时,GSM 模块将接收的短消息通过串口发送给主控平台,由主控平台对短消息解析,并将消息组装成下令帧,通过RS 485总线发送给被控模块;如果下令来自当前主控平台,则主控平台直接解析下令,组装下令帧发送到对应抑制模块。
  3.2 子模块软件设计
  子模块初始化后,定时查询RS 485总线接口,检测是否有下令帧,如果有就接收帧,取帧中的机器号和此模块的机器号对照是否相同,如果相同就解析此帧,执行相应的下令,否则继续检测总线接口。
  4 结 语
  分析了家庭抑制网络的结构,提出了一种基于PXA270处理器和Linux操作系统的智能家居抑制系统,分析了系统软硬件平台设计。最终介绍了主控模块和子模块系统的软件设计及主控模块和其他功能子系统之间的RS 485总线通信协议。该方案具有设计灵活,可裁剪性强,集成度高,易于升级等优点,后续事务应该是在此基础长进一步完善和改进,以提高效率和实用性。
  
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