基于ARM的無線嵌入式智能家居管理系統

摘 要：在智能家居管理系統中，基于ARM的無線嵌入式控制系統應用最為廣泛，是未來智能家居發展的大方向，極具發展潛力?；贏RM的智能家居管理系統不僅能對每一種家電進行智能化管理和控制，還可以延長家電的使用壽命，使家電更加的節能和環保。隨著遠程操控技術的普及，相信在未來，我們可以更輕松自如的利用人工智能來實現對家用電器的遠程控制。

關鍵詞：ARM；無線嵌入式；智能家居管理系統

中圖分類號：TN915.05

本文設計的智能家居管理系統控制部分采用的是三星公司的ARM9處理器，S3C2440芯片，構建于開源操作系統Linux上。該系統的嵌入式的Web接口，使移動終端能通過Internet訪問管理系統，實現對家居設備的遠程監控。在室內，Zigbee模塊和GPRS通信模塊把傳感器上的各種信號傳遞給ARM9處理器，實現對室內環境的監控。本文就系統總體結構設計、通信模塊設計、軟件設計和硬件結構設計作為論述的切入點。

1 控制系統總體結構的設計

智能家居管理系統由多種子部件組成，由其與外部的互聯網絡進行通信，對內部的家居設備進行監控和管理?？傮w結構如圖所示。

2 系統通信模塊的設計

系統的通信模塊的可分為外部通信模塊和內部通信模塊。外部通信模塊的核心要素是GPRS模塊、互聯網和終端設備，終端設備通過互聯網訪問主控制器的IP地址，以實現對家居設備的遠程監控和管理。內部通信模塊的核心要素是家居設備的控制器和信號傳輸設備，為了達到既環保又美化的要求，選取Zigbee作為無線傳輸設備，以省去布線的麻煩。

3 系統軟件設計

3.1 嵌入式系統運行環境的裁剪移植

Linux操作系統的設計主要分兩步進行，第一步是初始化控制系統，調用內核參數，對開發板進行U-boot移植，設置Linux系統的內核啟動參數；第二部是移除Linux內核的不必要部分。

3.2 Web服務器的設計

可供選擇的Web服務器有：Goahead，mini-Httpd，Appweb，Boa，Apache，Thttpd，Shttpd等。Web服務器的核心處理器能運行Web服務程序，支持TCP/IP協議，用戶通過APP或瀏覽器就能訪問Web服務器，通過相應的操作對家居設備進行遠程控制。

3.3 Main函數模塊的設計

Main函數模塊涉及對煙感、溫控、攝像頭、紅外傳感器等智能控制端的控制，如果室內的煙霧、濕度超過了預先設定的值，Main函數模塊就會發出信號，并在終端設備上反映出來；如果紅外傳感器監控到有非法分子的闖入，該函數模塊就會發出報警信號，或者根據用戶通過終端設備下發的指令進行其他的處理。

4 硬件結構設計

4.1 系統的硬件結構

本文設計的智能家居管理系統硬件結構主要有：家電門禁傳感器等外圍設備、Zigbee模塊、GPRS模塊、中央處理器S3C2440，電源模塊、報警設備、LED顯示設備等

4.2 Zigbee模塊

Zigbee模塊是家庭網關中的網絡協調器，常用型號是網峰牌CC2530，其終端處理模塊是關于濕度、溫度、煙霧、門禁感應器及紅外線傳感器，負責數據的無線傳輸和信號的無線通信，可以是通信的起點也可以是終點，并能根據內設的應用軟件采取應急措施，以維護組網安全。

4.3 GPRS通信模塊

GPRS通信模塊能對圖像進行采集，并把圖像轉化為電信號發送給嵌入式系統，實現家電與網絡的有效連接。設計選用GPRS通信模塊的型號是M35，尺寸23.6mm×19.9mm×2.65mm，四頻GSM/GPRS，具有尺寸小、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強、功耗低的優勢，并支持多個IP地址和Socket。GPRS通信模塊能把處理后的信息發送給運動終端，確保用戶能在戶外對情況進行及時處理，實現對家居設備的實時監控和管理。

5 測試演示

5.1 Web登錄測試

（1）將開發板和電腦用網線連接好，接好串口線。

（2）查開發板IP，在串口工具中輸入命令ipconfig，設置IP，并設置電腦IP。

（3）訪問網頁，打開瀏覽器，輸入網址，就可以進入登錄界面。在對應的輸入框鍵入用戶名和密碼，再點擊進入系統，就可以正常登錄。

5.2 智能家居手機ndroid操作系統

（1）搜索到開發板上無線信號并連接，配置手機的IP。

（2）使用智能家居應用軟件，打開“智能家居”應用軟件，設置服務器IP地址。

（3）打開手機智能家居系統界面，進入智能家居系統界面。

6 結束語

本文設計的ARM的無線嵌入式智能家居管理系統，由于采用了Zigbee無線通信模塊，比傳統的智能系統更加的節省材料，也更加簡潔、環保；由于采用了GPRS互聯網通信模塊，比傳統的智能系統更加貼近用戶的生活，也更加的方便、快捷、智能，具有較高的應用價值。

參考文獻：

[1]祝紫琴.智能家居家庭網關平臺的研究與設計[D].杭州：浙江工業大學，2012.

[2]閔麗娟，盧捍華，陳玲，等.智能家居的系統結構及相關無線通信技術研究[J]計算機技術與發展，2011（08）：169-172.

作者簡介：揭吁菡（1979.10-），女，江西廣昌人，專職教師，講師，碩士，研究方向：計算機科學技術及智能自動化。

作者單位：南昌工學院民族教育學院三分院 計算機教研室，南昌 330008