基于ARM的无线嵌入式智能家居管理系统

摘 要：在智能家居管理系统中，基于ARM的无线嵌入式控制系统应用最为广泛，是未来智能家居发展的大方向，极具发展潜力。基于ARM的智能家居管理系统不仅能对每一种家电进行智能化管理和控制，还可以延长家电的使用寿命，使家电更加的节能和环保。随着远程操控技术的普及，相信在未来，我们可以更轻松自如的利用人工智能来实现对家用电器的远程控制。

关键词：ARM；无线嵌入式；智能家居管理系统

中图分类号：TN915.05

本文设计的智能家居管理系统控制部分采用的是三星公司的ARM9处理器，S3C2440芯片，构建于开源操作系统Linux上。该系统的嵌入式的Web接口，使移动终端能通过Internet访问管理系统，实现对家居设备的远程监控。在室内，Zigbee模块和GPRS通信模块把传感器上的各种信号传递给ARM9处理器，实现对室内环境的监控。本文就系统总体结构设计、通信模块设计、软件设计和硬件结构设计作为论述的切入点。

1 控制系统总体结构的设计

智能家居管理系统由多种子部件组成，由其与外部的互联网络进行通信，对内部的家居设备进行监控和管理。总体结构如图所示。

2 系统通信模块的设计

系统的通信模块的可分为外部通信模块和内部通信模块。外部通信模块的核心要素是GPRS模块、互联网和终端设备，终端设备通过互联网访问主控制器的IP地址，以实现对家居设备的远程监控和管理。内部通信模块的核心要素是家居设备的控制器和信号传输设备，为了达到既环保又美化的要求，选取Zigbee作为无线传输设备，以省去布线的麻烦。

3 系统软件设计

3.1 嵌入式系统运行环境的裁剪移植

Linux操作系统的设计主要分两步进行，第一步是初始化控制系统，调用内核参数，对开发板进行U-boot移植，设置Linux系统的内核启动参数；第二部是移除Linux内核的不必要部分。

3.2 Web服务器的设计

可供选择的Web服务器有：Goahead，mini-Httpd，Appweb，Boa，Apache，Thttpd，Shttpd等。Web服务器的核心处理器能运行Web服务程序，支持TCP/IP协议，用户通过APP或浏览器就能访问Web服务器，通过相应的操作对家居设备进行远程控制。

3.3 Main函数模块的设计

Main函数模块涉及对烟感、温控、摄像头、红外传感器等智能控制端的控制，如果室内的烟雾、湿度超过了预先设定的值，Main函数模块就会发出信号，并在终端设备上反映出来；如果红外传感器监控到有非法分子的闯入，该函数模块就会发出报警信号，或者根据用户通过终端设备下发的指令进行其他的处理。

4 硬件结构设计

4.1 系统的硬件结构

本文设计的智能家居管理系统硬件结构主要有：家电门禁传感器等外围设备、Zigbee模块、GPRS模块、中央处理器S3C2440，电源模块、报警设备、LED显示设备等

4.2 Zigbee模块

Zigbee模块是家庭网关中的网络协调器，常用型号是网峰牌CC2530，其终端处理模块是关于湿度、温度、烟雾、门禁感应器及红外线传感器，负责数据的无线传输和信号的无线通信，可以是通信的起点也可以是终点，并能根据内设的应用软件采取应急措施，以维护组网安全。

4.3 GPRS通信模块

GPRS通信模块能对图像进行采集，并把图像转化为电信号发送给嵌入式系统，实现家电与网络的有效连接。设计选用GPRS通信模块的型号是M35，尺寸23.6mm×19.9mm×2.65mm，四频GSM/GPRS，具有尺寸小、工作温度范围宽、抗干扰性能强、功耗低的优势，并支持多个IP地址和Socket。GPRS通信模块能把处理后的信息发送给运动终端，确保用户能在户外对情况进行及时处理，实现对家居设备的实时监控和管理。

5 测试演示

5.1 Web登录测试

（1）将开发板和电脑用网线连接好，接好串口线。

（2）查开发板IP，在串口工具中输入命令ipconfig，设置IP，并设置电脑IP。

（3）访问网页，打开浏览器，输入網址，就可以进入登录界面。在对应的输入框键入用户名和密码，再点击进入系统，就可以正常登录。

5.2 智能家居手机ndroid操作系统

（1）搜索到开发板上无线信号并连接，配置手机的IP。

（2）使用智能家居应用软件，打开“智能家居”应用软件，设置服务器IP地址。

（3）打开手机智能家居系统界面，进入智能家居系统界面。

6 结束语

本文设计的ARM的无线嵌入式智能家居管理系统，由于采用了Zigbee无线通信模块，比传统的智能系统更加的节省材料，也更加简洁、环保；由于采用了GPRS互联网通信模块，比传统的智能系统更加贴近用户的生活，也更加的方便、快捷、智能，具有较高的应用价值。

参考文献：

[1]祝紫琴.智能家居家庭网关平台的研究与设计[D].杭州：浙江工业大学，2012.

[2]闵丽娟，卢捍华，陈玲，等.智能家居的系统结构及相关无线通信技术研究[J]计算机技术与发展，2011（08）：169-172.

作者简介：揭吁菡（1979.10-），女，江西广昌人，专职教师，讲师，硕士，研究方向：计算机科学技术及智能自动化。

作者单位：南昌工学院民族教育学院三分院 计算机教研室，南昌 330008