隨著國(guó)力的強(qiáng)盛，人們對(duì)生活的品質(zhì)也有了更多的要求[1]。因此，近些年智能家居一直是嵌入式應(yīng)用方面的熱門(mén)話題，各種方案層出不窮。誠(chéng)然，智能家居是一個(gè)十分有前景的市場(chǎng)，但是目前的智能家居控制系統(tǒng)方案在設(shè)計(jì)的時(shí)候更多的借鑒了發(fā)達(dá)國(guó)家的智能家居模式，更強(qiáng)調(diào)完備性。甚至有些品牌在設(shè)計(jì)之初就帶有明顯的生態(tài)系統(tǒng)封閉性，針對(duì)的對(duì)象也往往是高端家庭用戶。對(duì)于最廣大的工薪階層家庭來(lái)說(shuō)，安裝這樣的智能家居系統(tǒng)并不具有太大吸引力。
該文基于普及智能家居控制系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，提出了一種基于嵌入式智能終端、以自學(xué)習(xí)紅外遙控為基礎(chǔ)的基本智能家居控制系統(tǒng)方案。
1　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以SAMSUNG公司的32位嵌入式微處理器S3C2440為核心，外部擴(kuò)展Flash存儲(chǔ)器、液晶觸摸顯示屏、紅外線收發(fā)模塊、小鍵盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)接口模塊和USB接口　[2]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)的核心功能是紅外遙控，可通過(guò)紅外接收模塊解析、保存獲取來(lái)自現(xiàn)有家電遙控器的信號(hào)作為信號(hào)源，通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行歸類(lèi)和管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有家電多種遙控器的合并[3]。
為了系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用范圍，對(duì)家電的紅外遙控還包括由STC51單片機(jī)擴(kuò)展紅外收發(fā)模塊所構(gòu)成的終端控制器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該控制器可在學(xué)習(xí)模式下存儲(chǔ)外部紅外信號(hào)，作為自身的紅外控制編碼。每個(gè)終端控制器都設(shè)置了唯一的ID編號(hào)，在接收到主控系統(tǒng)的狀態(tài)查詢信號(hào)時(shí)，可以向主機(jī)發(fā)送自身的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，以供查詢。
本系統(tǒng)紅外控制模塊選用的是TFDU4100-TR3，該模塊具有獨(dú)立的信號(hào)處理芯片，能很好的簡(jiǎn)化系統(tǒng)的代碼量，提高運(yùn)行效率。由于紅外信號(hào)相對(duì)較弱，僅能滿足同一房間內(nèi)家用電器的遙控，本系統(tǒng)采用紅外轉(zhuǎn)發(fā)器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)一套住宅內(nèi)不同房間中電器的控制。這樣既可以把中控系統(tǒng)的所有紅外信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到其它房間，又可以精簡(jiǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和成本。紅外信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器的電源控制接入中控系統(tǒng)，從而可以解決不同房間內(nèi)電器型號(hào)相同時(shí)遙控信號(hào)串?dāng)_的問(wèn)題。
遠(yuǎn)程控制也是本系統(tǒng)重要的功能之一，通過(guò)在Internet上建立的WEB服務(wù)器為本系統(tǒng)搭建了一個(gè)云端平臺(tái)，用于存儲(chǔ)、同步各個(gè)終端的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。該服務(wù)器可以為用戶提供實(shí)時(shí)提供狀態(tài)同步和查詢，無(wú)論是通過(guò)手機(jī)客戶端還是PC端，都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電器的工作狀態(tài)的查詢和控制。由于采用集中的云端服務(wù)平臺(tái)，解決了家庭中控系統(tǒng)的WEB服務(wù)建立和遠(yuǎn)程接入的問(wèn)題，讓系統(tǒng)的服務(wù)更加安全、穩(wěn)定、高效。
2　中控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
因?yàn)閃indowsCE提供了較完備的硬件驅(qū)動(dòng)，開(kāi)發(fā)方案也比較成熟，本系統(tǒng)選擇WindowsCE.net　5.0作為操作系統(tǒng)。
在Platform　Builder　5.0中編譯內(nèi)核前要安裝無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)置語(yǔ)言為中文　（中國(guó)），加入網(wǎng)絡(luò)模塊、對(duì)USB鼠標(biāo)鍵盤(pán)的支持（USB　Human　Input　Device（HID）　Class）、對(duì)優(yōu)盤(pán)的支持（USB　Storage　Class　Driver）編譯即可生成定制的WindowsCE內(nèi)核。把內(nèi)核下載到中控系統(tǒng)就建立了軟件運(yùn)行的操作系統(tǒng)平臺(tái)。
中控軟件在Visual　Studio2005下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，調(diào)試通過(guò)后，將系統(tǒng)生成的文件寫(xiě)入中控系統(tǒng)，即可調(diào)用運(yùn)行。
綜合考慮服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兼容性，該軟件目前采用SQLITE作為數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的上傳更新暫時(shí)采用了人工操作的方式，和固定的自動(dòng)同步周期。
在主控系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)的人機(jī)交互軟件功能主要包括：新建和管理房間、電器、遙控器，云同步等，如圖3所示。
3　服務(wù)器系統(tǒng)的搭建
由于加入了Internet遠(yuǎn)程控制功能，而登錄的終端可能是手機(jī)、平板電腦、PC等多種平臺(tái)。本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制是以WEB頁(yè)的方式實(shí)現(xiàn)，這樣就避免了開(kāi)發(fā)諸多版本的獨(dú)立軟件。
結(jié)合本系統(tǒng)的嵌入式終端接入特點(diǎn)，本系統(tǒng)的服務(wù)器系統(tǒng)選擇了JSP+SQLITE的結(jié)構(gòu)。JSP（是由Sun　Microsystems公司倡導(dǎo)、許
多公司參與一起建立的一種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。JSP技術(shù)很容易整合到多種應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)，幾乎所有平臺(tái)都支持Java，JSP+JavaBeans幾乎可以在所有平臺(tái)下通行無(wú)阻。有諸多開(kāi)源軟件和比較成熟的技術(shù)資料，并且能擴(kuò)展到支持企業(yè)級(jí)的分布式應(yīng)用中[4]。開(kāi)發(fā)所用軟件為ApacheTomcatV6.0、eclipse3.2.0和SQLITE的JDBC支持模塊。  南康家具 中國(guó)閥門(mén)網(wǎng) 南康家具網(wǎng)  
4　系統(tǒng)其它功能的討論
由于對(duì)于電源開(kāi)關(guān)和馬達(dá)的控制具有很靈活和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，不僅可以接在燃?xì)忾_(kāi)關(guān)、水閥開(kāi)關(guān)上，還可以用于按下按鈕，從而能在不侵入電器系統(tǒng)的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電器的遠(yuǎn)距離遙控。
根據(jù)需要，本系統(tǒng)可增加WIFI模塊和GPRS模塊，從而能夠更方便的家庭網(wǎng)絡(luò)接入與控制。在網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠的條件下，也可以添加視頻監(jiān)控的功能。因而系統(tǒng)具有比較優(yōu)異的適應(yīng)性和可擴(kuò)充性。
5　結(jié)束語(yǔ)
該文提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于嵌入式操作系統(tǒng)和紅外遙控技術(shù)的智能家居系統(tǒng)方案。雖然不是非常完備的標(biāo)準(zhǔn)全功能型智能家居系統(tǒng)，但是更適合當(dāng)前百姓的需求，具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。其免布線的特點(diǎn)，尤其適用于已經(jīng)裝修完畢的家庭。不失為一種優(yōu)秀的、可快速商用的普及型智能家居控制系統(tǒng)方案。