基于GD32 MCU的綠色智能家居

3.1.1 主控芯片——GD32MCU

　　本文采用的GD32MCU，型號為GD32F103VKT6，該芯片具有3072KB的FLASH、96KB的SRAM、10個(gè)基本通用定時(shí)器、2個(gè)高級定時(shí)器、2個(gè)基本定時(shí)器、5個(gè)UART、3個(gè)12位16個(gè)通道ADC、2個(gè)12為DAC、以及看門狗(WDG)、內(nèi)部時(shí)鐘(RTC)、I2C、SPI、CAN2.0、USB2.0等豐富資源。

3.1.2 GSM模塊

　　GSM主要用于短信報(bào)警，該型號為SIM300，利用GD32MCU的UART與該模塊進(jìn)行通信，通過發(fā)送AT指令可以在主人家里遇到狀況時(shí)以短信形式告知主人。

3.1.3 TFT觸控彩屏

　　采用320*240分辨率2.8寸TFT電阻屏，利用GD32外部存儲控制器(EXMC)總線直接驅(qū)動TFT數(shù)字彩屏。這種方案對相應(yīng)的寄存器進(jìn)行配置后就可以自動向TFT數(shù)字彩屏發(fā)送數(shù)據(jù)，無需CPU參與，讓CPU有足夠時(shí)間來處理其他程序。

3.1.4 輸入控制

　　采用了4*4按鍵和彩屏觸摸輸入控制，可選擇任意一種方式進(jìn)行各項(xiàng)操作，例如，鎖屏、鎖定系統(tǒng)、修改報(bào)警溫度、修改時(shí)間、修改密碼、修改通知手機(jī)號、關(guān)閉各種報(bào)警開關(guān)等。采用GD32MCU進(jìn)行這些復(fù)雜的操作編寫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、順暢、進(jìn)行仿真調(diào)試方便。

3.1.5 光控LED

　　采用GD32MCU的內(nèi)部ADC采集光敏電阻電壓，從而實(shí)現(xiàn)LED白天自動關(guān)、晚上自動開啟的功能。

3.1.6 紅外檢測

　　紅外檢測裝置由發(fā)射管和接受管構(gòu)成，接受管是個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，通過LM393比較器后可以得到供MCU識別的IO電平，需要注意的一點(diǎn)是，比較器輸出結(jié)構(gòu)一般是集電極開漏(OC)，需要注意到GD32MCU的IO口可以配置多種模式，例如輸入口有上拉輸入、下拉輸入，輸出口有推挽輸出、開漏輸出。

3.1.7 其他模塊

　　該家居模型還安裝了DS18B20溫度傳感器、人體熱釋電紅外傳感器和采用內(nèi)部PWM驅(qū)動的報(bào)警蜂鳴器，由于篇幅有限，故不贅述。

3.2 智能家居模型軟件構(gòu)架

　　軟件架構(gòu)如圖2所示，程序初始化后進(jìn)入主循環(huán)，初始化主要包括了系統(tǒng)時(shí)鐘、溫度傳感器、FLASH存儲器、圖形界面、蜂鳴器、報(bào)警和定時(shí)器的中斷初始化。主循環(huán)的主要任務(wù)是控制顯示屏背光、顯示屏界面元素的刷新、按鍵的處理等。其中按鍵處理子程序有多個(gè)，根據(jù)程序所處的不同狀態(tài)，會動態(tài)掛載不同的子程序。定時(shí)器3負(fù)責(zé)三個(gè)任務(wù)，其中按鍵掃描的頻率比較高，通過隊(duì)列方式傳遞鍵盤數(shù)據(jù);門禁的定時(shí)用于產(chǎn)生自動關(guān)門信號;每隔一段時(shí)間檢測一次溫度。定時(shí)器6負(fù)責(zé)門禁檢測，通過紅隊(duì)對管對進(jìn)出門進(jìn)行掃描，同時(shí)也提供震蕩頻率驅(qū)動蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。所有定時(shí)器管理的任務(wù)都只實(shí)現(xiàn)檢測，通過消息的方式傳遞檢測到的數(shù)據(jù)，主循環(huán)的任務(wù)根據(jù)共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)完成相應(yīng)任務(wù)。

4 智能家居模型實(shí)現(xiàn)的功能

　　在智能家居模型中充分利用了GD32 MCU的內(nèi)部資源和相應(yīng)功能，模擬了智能家居的場景，系統(tǒng)啟動后，采用菜單操作，可設(shè)置密碼、修改預(yù)存手機(jī)號碼、修改異常溫度值，還可通過短信方式獲取系統(tǒng)密碼，具有太陽能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電功能，通過紅外方式檢測進(jìn)出門，利用熱釋電紅外傳感器檢測非法入侵，可將火災(zāi)和非法入侵等信息利用短信進(jìn)行報(bào)警，還實(shí)現(xiàn)了溫度檢測和電子鎖等功能，在后續(xù)工作中將增加手機(jī)APP客戶端控制功能。

5 GD32 MCU應(yīng)用前景

　　該MCU產(chǎn)品主要面向工業(yè)和消費(fèi)類嵌入式應(yīng)用，如圖5所示，GD32 MCU適用于工業(yè)自動化、人機(jī)界面、電機(jī)控制、安防監(jiān)控、智能家居家電及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

　　中國的IC行業(yè)在全球中一直處于落后的地位，很多電子產(chǎn)品的核心IC都來源于國外半導(dǎo)體廠商。2014年12月12日，在《電子產(chǎn)品世界》雜志舉辦的“2014年度電子產(chǎn)品世界編輯推薦獎”評選中，兆易創(chuàng)新 GigaDevice GD32 系列Cortex-M3內(nèi)核微控制器系列產(chǎn)品獲得“最佳本土芯片”大獎。相信在不遠(yuǎn)的將來，GD32 系列MCU將得到更廣泛的應(yīng)用!

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