基于嵌入式的無線智能家居近遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

1.1.5 wifi無線通訊

Wifi(wireless fidelity，無線保真技術(shù))即IEEE802.11協(xié)議，是一種斷成無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線信號(hào)。它的無線電波的覆蓋范圍廣，半徑可達(dá)100米，甚至可以覆蓋整棟大樓。此外，wifi的傳輸速度很快，最高可達(dá)54Mbps。

wifi定義了兩種類型的設(shè)備。一種是無線站，通常通過一臺(tái)PC機(jī)加上一塊無線網(wǎng)卡構(gòu)成。另一種稱為無線接入點(diǎn)(Access Point，AP)，它的作用是提供無線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁。Wifi定義了兩種模式：infrastructure模式和ad hoc模式。Infrastructure模式，即無線網(wǎng)絡(luò)至少有一個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)連接的無線接入點(diǎn)，還包括一系列無線的終端站。Ad hoc模式，也稱為點(diǎn)對點(diǎn)模式(pearto pear模式)或IBSS(Independent Basic Service Set)。

1.1.6 nRF24L01無線組網(wǎng)方案

整個(gè)系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以一個(gè)嵌入式微處理器和主控?zé)o線模塊為中心，各個(gè)家電端為被控端。組網(wǎng)方案如下圖1.2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.2.1 操作系統(tǒng)與開發(fā)環(huán)境

ARM嵌入式服務(wù)器采用微軟的WindowsCE 5.0系統(tǒng)。服務(wù)器采用Microsoft Embedded Visual C++4.0開發(fā)。這個(gè)軟件是微軟公司針對WinCE系統(tǒng)推出的開發(fā)工具。

1.2.2 端口映射

GPIO是ARM芯片最基本的輸入輸出通道，是控制各種電器的通道。在ARM9平臺(tái)上，Windows CE系統(tǒng)將GPIO的實(shí)地址(例如2440的GPIO的基地址為0x56000000)映射到虛擬地址空間(CPIO對應(yīng)為0xB1600000)，這樣，通過對這段虛擬地址空間的操作，就能夠完成對GPIO或者其他片內(nèi)資源的控制、輸入輸出工作。

1.2.3 網(wǎng)絡(luò)通信

本系統(tǒng)運(yùn)用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的API，通過UDP連接，利用數(shù)據(jù)報(bào)式套接字Socket(SOCK_DGRAM)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。服務(wù)器和終端都具有發(fā)送和接收功能，可以實(shí)現(xiàn)雙工通信，從而遠(yuǎn)程監(jiān)測和改變用電器使用狀態(tài)。

1.2.4 手機(jī)與PC上的程序

由于服務(wù)器是對消息產(chǎn)生相應(yīng)，手機(jī)和PC只需利用SOCKEI套接字，發(fā)送相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)消息即可。但要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，手機(jī)和PC也需要能夠接收網(wǎng)絡(luò)消息。手機(jī)的系統(tǒng)是Windows Mobile 6.0，開發(fā)環(huán)境是Microsoft Visual Studio 2005開發(fā)。PC的系統(tǒng)是WindowsXP，開發(fā)環(huán)境是Microsott Visual C++6.0。

2 系統(tǒng)測試方案及測試結(jié)果

系統(tǒng)在調(diào)試過程中，先進(jìn)行各部分的調(diào)試，再進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。以下為統(tǒng)調(diào)后的測試方案及測試結(jié)果。

nRF24L01無線組網(wǎng)測試：NRF24L01無線通信點(diǎn)對點(diǎn)通信收發(fā)程序，據(jù)實(shí)測，該無線通信板，沒有加PA，通信距離室內(nèi)60米左右，室外空曠地帶可達(dá)80米。由于防止其他組別的nRF24L01通訊干擾，采用跳頻通訊，也達(dá)到同上點(diǎn)對點(diǎn)的實(shí)測效果。在有障礙物的情況下，基本能達(dá)到本項(xiàng)目的傳輸控制距離要求。

PWM調(diào)節(jié)LED燈管測試：從示波器觀測，通過對nRF24L01無線模塊傳輸過來的特征值進(jìn)而改變Atmega16L的OCR0能在固定的頻率調(diào)節(jié)占空比，占空比變化明顯，實(shí)測對LED燈的PWM控制也達(dá)到預(yù)期效果。

聲控?zé)魷y試：當(dāng)把光敏二極管給遮住時(shí)，用手拍一下掌，此時(shí)燈就會(huì)亮;當(dāng)把用光照光敏二極管時(shí)，無論外界的聲音響聲有多大，燈都不會(huì)點(diǎn)亮。此外，燈還可以通過開光、WIFI和GSM來開啟和關(guān)閉。聲控?zé)舻臏y試達(dá)到預(yù)期的效果。

ARM主控器測試：通過軟件調(diào)用底層BSP驅(qū)動(dòng)，能很好地對GPIO口進(jìn)行控制，達(dá)到預(yù)期效果。

傳感器檢測：應(yīng)用Atmega16L單片機(jī)對傳感器進(jìn)行采樣，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，能驅(qū)動(dòng)蜂嗚器等報(bào)警電路，達(dá)到預(yù)期效果。

3 結(jié)論

家居智能化是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，而要實(shí)現(xiàn)完全高度的智能化控制要求，在很大程度上取決于其控制系統(tǒng)的智能化。而本設(shè)計(jì)主要是利用GSM模塊和嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)通過手機(jī)短信和觸摸屏查詢家居環(huán)境參數(shù)，并控制室內(nèi)家具設(shè)備的功能，建立了一個(gè)對家居環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)家居智能化的系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的方案能夠在實(shí)現(xiàn)智能控制的同時(shí)，達(dá)到了遠(yuǎn)程遙控的目的，改變了以往智能家居系統(tǒng)只監(jiān)不控的弊端。