基于Cortex—A8智能家居系统的设计与实现

摘 要：本文设计了一套低成本无线智能家居系统的解决方案，具有安全，可靠，稳定的显著特点，以及智能家居系统市场的广大前景.本文还阐明了系统的体系结构，详细介绍了系统软件和硬件部分的设计与实现。并对关键技术（GPRS、24L01）的流程做了详细的阐述。

关 键 词：无线智能家居；GPRS；24L01

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A

1 引言

本系统主要分为服务器端、控制端和客户端。服务器端为ARM板，承担信息采集，本地监控的任务，ARM板采用了Linux系统，Linux以其体积小、可裁剪性和可移植性等特点被广泛地应用在嵌入式领域[1]；控制端为外围硬件设备，接收信息，控制设备；客户端为手机端，实现与服务器的交互，远程监控的作用。本文所涉及的智能家居系统具有如下优点：（1）通信用到TCP协议，无线通信，可靠性强；（2）成本低 ；（3）多方式接入；（4）可扩展性强；（5）界面友好 。本文重点分析服务器端程序设计与硬件单片机端程序设计所需关键技术。

2 系统体系结构

本系统服务器端ARM外与OpenWRT路由器连接再与单片机主控板连接，单片机主控板中插入24L01模块，24L01模块通信时广播信号给其余24L01模块，其余24L01模块分别接入不同的单片机系统中，单片机系统中接入外围硬件电气设备。系统结构图如图1所示。

3 软、硬件设计

智能家居服务器软件分为四个模块，开机后，进行初始化操作，获取系统时间并在主界面上显示出来，服务器作为Socket通信中的客户端，等待与路由器服务器连接，进而可以获取硬件传来的信息。

结构模块中第一个模块为获取信息模块，对温湿度传感器传来的信息进行获取，显示在主界面上，且单片机会每隔一分钟向服务器端发送各个传感器的状态，服务器进行协议分析，分析出家中的安全状态；第二个为报警状态，当接收到的信息中进行协议分析发现危险时，会向房主发送短信，报告家中危险，同时家中蜂鸣器响起，发出警报；第三个为发送模块，可以发送指令，控制硬件开关的闭合；第四个为设置模块，有定时功能，可以在操作界面设置电器的开关时间，设置成功后，到达设置时间，即可触发开关，启动或关闭电器。

硬件部分中的一个主角为24L01模块。此模块有工作稳定可靠、传输速率高、体积小、成本低、功耗低[2]。具有自动应答和自动在发射功能，它与单片机主控板相连，即为一个单独的功能模块，可以自由移动，不受外围连接电线烦恼。切扩展性强。

4 关键技术分析

4.1GPRS线程监听

此系统用到了GPRS模块，GPRS中最重要的两个功能：发短信和收短信，发短信可以在你需要的时候发送，而收短信则不定，需要实时监听，所有GPRS的基本AT指令都一样，而他们的返回字符确因为不同型号模块而有所差别，线程中要做的就是不断地写入AT指令，接收返回字符，判断如此循环。本系统用到GPRS模块中解析AT指令返回字符流程图大致如图3所示。

4.2 24L01

24L01程序包含了主机程序和从机程序。主机程序包含串口通信和24L01通信，其中串口通信关键在于分析WIFI传回的串口信息，24L01通信关键在于发送给不同的从机，根据从机的接受地址不同，从而实现了1对多的操作。从机程序，关键在于分析主机传回的信息，通过接受主机24L01传回的数据从而做出相应的操作，同时有 的从机需要将自己的传感器检查到的信息实时传回给主机，我是通过定时器来实现，每隔多长时间该从机主动与主机配对，如果当时主机不忙，就会将数据传回给主机，忙则等待。

4.3 协议指令

本系统定义了控制端与服务器的通信指令协议，如表1所示。

6 结论

本文设计的智能家居系统，可操作性强，儿童、老年人也易上手，安全、稳定，能保证家庭安全，易于扩展外围硬件设备及后期建设扩大系统规模。可以长时间运行，外围硬件只需电池供电即可，低耗能，前景好。

参考文献

[1] 周敬琼.基于嵌入式Linux的智能家居系统的研究[D].武汉科技大学，2010.

[2] 丁永红，孙运强.基于nRF24L01的无线数传系统设计[J].国外电子测量技术，2008（4）：15-17.

[3] 蔡志明，等，著.精通QT4编程（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2011.