基于Android的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對智能家居遠(yuǎn)程控制問題，結(jié)合Android終端設(shè)備，設(shè)計了一套控制信息對用戶透明的遠(yuǎn)程空調(diào)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)底層控制信息通過基于GSM的短消息方式傳輸，實現(xiàn)了對由6臺空調(diào)組成系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)采用自定義通信協(xié)議，在Android端討論并實現(xiàn)了兩種接收返回信息方式——BroadcastReceiver和ContentObserver方式，對Android中的Handler機(jī)制進(jìn)行講解應(yīng)用。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，操作簡單，性能穩(wěn)定。

引言

遠(yuǎn)程控制作為智能家居的一種標(biāo)志性技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各種智能家居系統(tǒng)中。本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種智能家居中遠(yuǎn)程空調(diào)控制方案。本系統(tǒng)基于Android系統(tǒng)客戶端用戶友好型界面和GSM模塊，屏蔽控制信息傳輸處理細(xì)節(jié)，客戶端采用控件綁定號碼的方式，用戶只需根據(jù)終端Android界面提示，即可完成遠(yuǎn)程空調(diào)控制。相比于以往方案中GSM模塊采用PDU方式進(jìn)行通信，用戶端需要手動輸入具體命令的模式，本系統(tǒng)采用text文本方式進(jìn)行通信，傳輸?shù)目刂泼顑H為數(shù)字即可。

本文實現(xiàn)了兩種Android應(yīng)用中接收短消息的方式BroadcastReceiver(廣播接收者)方式和ContentObserver(內(nèi)容觀察者)方式，采用Hand ler機(jī)制將接收到信息顯示，且對安卓中SQLite數(shù)據(jù)庫的操作進(jìn)行闡述及應(yīng)用。本系統(tǒng)通過接收GSM控制消息的基于LPC1766芯片的集中器傳輸控制消息到各個分控制器，可以同時控制6臺空調(diào)，每臺空調(diào)對應(yīng)一個分控制器，具體系統(tǒng)控制端架構(gòu)見圖1。

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1 系統(tǒng)控制端設(shè)計

1.1 硬件設(shè)計

本系統(tǒng)采用NXP公司的LPC1766芯片作為集中器的SoC。系統(tǒng)GSM模塊采用華為公司的GTM900-B型號無線模塊，該模塊具有標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，并提供無線接口用于短消息的收發(fā)，且可通過串口通信和嵌入式MCU相連。

本系統(tǒng)葉GSM模塊和集中器通過串口相連。GTM900-B模塊的串口與LPC1766的UART0相連，具體連接見圖2。

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1.2 AT指令

GTM900-B模塊使用了GSM Rec.07.07中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)AT命令，本系統(tǒng)需要使用到的AT命令如表1所列。

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1.3 通信協(xié)議

本系統(tǒng)主要通過GSM短消息的方式完成對每個房間的溫度獲取(通過分控制器上的溫度傳感器)和每個房間空調(diào)工作模式、溫度的設(shè)置，以及關(guān)閉房間空調(diào)的功能。從安卓終端的角度包括兩個方面的通信——發(fā)送和接收。

從安卓終端發(fā)送到GSM模塊的控制信息包括三個方面：獲取溫度值，設(shè)置某個房間空涮參數(shù)，關(guān)閉某個房間李調(diào)。GSM模塊采用text方式通信，系統(tǒng)將發(fā)送的三種控制信息數(shù)字化為相同規(guī)格：

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其中Sent1表示控制信息類型：“1”表示獲取溫度，“2”表示設(shè)置某個房間空調(diào)，“3”表示關(guān)閉某個房間空調(diào)。Sent2表示房間號，取值1～6對應(yīng)相應(yīng)房間。Sent3表示當(dāng)Sent1為“2”時，設(shè)置號碼為Sent2的房間空調(diào)的工作模式：“1”表示制熱，“2”表示制冷，“3”表示送風(fēng)，“4”表示除濕。Sent4表示當(dāng)Sent1為“2”時，設(shè)置號碼為Sent2房間的工作溫度。分隔符用冒號表示，主要作為區(qū)別控制信息與初始化返回信息的標(biāo)識符。所以，Android發(fā)送端發(fā)送的控制信息格式表示為“Sent1：Sent2：Sent3：Sent4”。

對安卓終端接收的反饋消息也包括三個方面：集中器從分控制器得到的溫度信息，設(shè)置某個房間空調(diào)成功的返回消息，某個房間空調(diào)關(guān)閉的返回消息。因為這三種消息長度不一致，處理方式不同，系統(tǒng)只對接收消息的前兩位格式化即可完成系統(tǒng)功能，具體如下：

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其中：Rec1表示反饋信息類型：“1”表示溫度信息，“2”表示設(shè)置空調(diào)返回信息，“3”表示關(guān)閉空調(diào)返回信息。Rec2表示當(dāng)Rec1為“2”或“3”時空調(diào)返回信息，“1”表示設(shè)置或者關(guān)閉成功，“0”表示失敗。所以，Android接收端接收的由系統(tǒng)控制端返回的信息中，首先會判斷第1位(即Rec1位)，如果是“1”，則表示返回的是各個房間的溫度;如果是“2”，表示的是設(shè)置空調(diào)(Sent1等于“2”時)的返回消息;如果是“3”，表示的是關(guān)閉空調(diào)(Sent1等于“3”時)的返回消息;對于Rce1等于“2”或者“3”，再根據(jù)Rce2來判斷相應(yīng)的返回消息狀態(tài)。

1.4 集中器軟件設(shè)計

集中器上的程序主要完成系統(tǒng)模塊和GSM模塊初始化，判斷控制信息類型及作相應(yīng)的處理，向終端用戶返回消息。具體程序流程見圖3。

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其中GucRcvNew=1表示集中器從UART0接收到來自GSM模塊的返回消息，recvfg用來對GSM模塊進(jìn)行初始化，其初值為0。集中器發(fā)送命令at到GSM模塊，如果接收到GSM模塊的“at ok”返回消息，則設(shè)置recvfg=1，然后進(jìn)入switch語句，當(dāng)recvfg=1時，向GSM模塊發(fā)送命令at+cmgf =1，如果返回值為“at+cmgf=1 ok”，設(shè)置recvfg=2。當(dāng)recvfg=2時，向GSM模塊發(fā)送命令“at+cnmi=2，2，，1”，如果返回值為“at+cnmi =2，2，，1 ok”，設(shè)置recvfg=3，到此GSM模塊初始化結(jié)束。如果初始化過程中當(dāng)集中器發(fā)送AT命令后，接收到的不是正確返回值，則設(shè)置recvfg=0，重新開始初始化。