嵌入式系统在智能冰箱中的应用

1、基于嵌入式系统基于嵌入式系统PXA270在在智能冰箱中的应用智能冰箱中的应用主要内容主要内容主要功能主要功能产品特点产品特点硬件设计硬件设计软件设计软件设计发展前景发展前景主要功能主要功能智能冰箱是一种能对冰箱进行智能化控制、对食品进行智能化管理的冰箱，其智能冰箱是一种能对冰箱进行智能化控制、对食品进行智能化管理的冰箱，其主要功能有：主要功能有： 食品管理智能化；食品管理智能化； 食品购买网络化；食品购买网络化； 食品订购自动化；食品订购自动化； 厨房生活趣味化；厨房生活趣味化； 网络交易安全化；网络交易安全化； 系统设置人性化。系统设置人性化。产品特点产品特点系统选用系统选用RFID卡作为食

2、品信息载体，当食品放入冰箱时，安装在冰箱内的卡作为食品信息载体，当食品放入冰箱时，安装在冰箱内的RFID读卡器读取食品信息，存入数据库并监视食品状态，当发现食品将要过读卡器读取食品信息，存入数据库并监视食品状态，当发现食品将要过期或者用尽时，会通过短信提醒用户，用户也可以利用手机短信随时获取食期或者用尽时，会通过短信提醒用户，用户也可以利用手机短信随时获取食品信息；品信息；系统可以通过系统可以通过Internet网络，享用超市提供的网上购物服务；网络，享用超市提供的网上购物服务；当冰箱内食品将要用完时，系统会按照用户的设置自动为用户购买；当冰箱内食品将要用完时，系统会按照用户的设置自动为用户购

3、买；冰箱提供了大量菜谱，并能够选出当前冰箱内食品可以制作哪些菜，用户可冰箱提供了大量菜谱，并能够选出当前冰箱内食品可以制作哪些菜，用户可以自制菜谱并上传到厂商服务器，也可以下载别人的菜谱参考；以自制菜谱并上传到厂商服务器，也可以下载别人的菜谱参考；系统采用了严密的网络安全策略，保证网上交易的安全性；系统采用了严密的网络安全策略，保证网上交易的安全性；系统操作简单，界面美观，安全级别高，送货时间等都允许用户自由设置。系统操作简单，界面美观，安全级别高，送货时间等都允许用户自由设置。硬件设计硬件设计在设计智能冰箱控制器时，考虑到系统的稳定性和扩展性，应将控制器硬件设在设计智能冰箱控制器时，考虑到系

4、统的稳定性和扩展性，应将控制器硬件设计成核心板和控制板两部分。核心板主要用来构成一台嵌入式计算机系统，控计成核心板和控制板两部分。核心板主要用来构成一台嵌入式计算机系统，控制板是一些外围接口。制板是一些外围接口。PXA270核心板核心板采用的是核心板采用的是Intel公司生产的公司生产的PXA270嵌入式微处理器，基于嵌入式微处理器，基于ARMv5E的的Xscale核心，最高频率可达核心，最高频率可达624MHz，并内建，并内建64MB的堆栈型的堆栈型Intel StrataFlash内存。内置内存。内置LCD控制器，支持控制器，支持24位色双屏显示，支持两个位色双屏显示，支持两个overla

5、ys窗口和一个硬件光标，内部集成窗口和一个硬件光标，内部集成7通道通道DMA。PXA270的的LCD控制控制器与触屏连接实现视频输出，同时器与触屏连接实现视频输出，同时FLASH作为存储器实现作为存储器实现WinCE5.0内核内核和文件的存储。和文件的存储。GSM模板GSM模板采用的是模板采用的是Siemens公司的公司的TC35，模板主要由，模板主要由GSM基带处理器、基带处理器、GSM射射频模块、供电模块（频模块、供电模块（ASIC）、内存、）、内存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。连接器、天线接口六部分组成。TC35共有共有40个引脚，通过个引脚，通过ZIF连接器分别与电源电路、连接器

6、分别与电源电路、COU（启动电路）、数据通（启动电路）、数据通信接口电路、信接口电路、SIM卡电路等连接，可以快速安全可靠地实现数据、语音传输、卡电路等连接，可以快速安全可靠地实现数据、语音传输、短消息服务（短消息服务（Short Message Service）和传真。模块的工作电压为）和传真。模块的工作电压为3.35.5V，可，可以工作在以工作在900MHz和和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为两个频段，所在频段功耗分别为2W（900M）和）和1W(1800M)。模块有模块有AT命令集接口，支持文本和命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以模式的短消息、第三组

7、的二类传真、以及及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模式还具有电话簿功能、多方通的非透明模式。此外，该模式还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独等模式。通过独特的特的40引脚的引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过号的双向传输。通过ZIF连接器及连接器及50欧天线连接器，可分别连接欧天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天卡支架和天线线。CF无线网卡CF无线网卡是基于无线网卡是基于80

8、2.11无线网络基础上的，选用无线网络基础上的，选用SENAO公司公司CF接口的接口的SL-2511 CF无线网卡，其最大覆盖范围可达无线网卡，其最大覆盖范围可达400m，支持，支持IEEE 802.11b,传传输速率最大高达输速率最大高达11Mbps.CF接口有其固定的协议，所以用一片接口有其固定的协议，所以用一片CPLD接在接在PXA270的的GPIO口上，完成口上，完成CF口的逻辑控制，并且在口的逻辑控制，并且在CPLD和和CF接口之间接口之间用用74VC16245A连接，以实现总线方向的控制。连接，以实现总线方向的控制。控制板控制板块是基于控制板块是基于ARM7单片机系统作为冰箱信息的

9、采集和预处理终端。采用单片机系统作为冰箱信息的采集和预处理终端。采用Philips公司生产的公司生产的LPC2210嵌入式微控制器。嵌入式微控制器。RFID读卡器，各种传感器接在读卡器，各种传感器接在ARM7上上。温度传感器温度传感器与温度与温度控制：控制：TI TMP17数字式温度传感芯片，数字式温度传感芯片，I2C总线接口，可提总线接口，可提供在供在-25摄氏度到摄氏度到80摄氏度之间正负摄氏度之间正负1.5摄氏度误差的温度测试值，供应电压范摄氏度误差的温度测试值，供应电压范围围2.75.5V。压力传感器：压力传感器压力传感器：压力传感器通过冰箱内支撑压力的变化来计算冰箱内物品的重通过冰箱

10、内支撑压力的变化来计算冰箱内物品的重量变化。系统采用量变化。系统采用350欧标准的应变片作为压力传感器。当冰箱内支撑板上施欧标准的应变片作为压力传感器。当冰箱内支撑板上施加压力时，应变片感受到支撑板形变，从而阻值发生改变，物品的变化通过加压力时，应变片感受到支撑板形变，从而阻值发生改变，物品的变化通过压力的改变计算出来压力的改变计算出来。RFID设计：采用设计：采用最新最新Philips高高集成集成ISO14443A读卡读卡芯片芯片MF RC500或或RS485芯片芯片、自动波特率探测、软件控制输出频率及持续时间，非常方便、自动波特率探测、软件控制输出频率及持续时间，非常方便。软件设计软件设计

11、系统软件设计主要是操作系统的裁剪和移植、设备驱动程序的编写和固化以及系统软件设计主要是操作系统的裁剪和移植、设备驱动程序的编写和固化以及应用程序的开发。应用程序的开发。1. 操作系统操作系统的移植和裁剪的移植和裁剪 Win CE 是微软开发的一种嵌入式操作系统。它是一种模块化的、可组装定制是微软开发的一种嵌入式操作系统。它是一种模块化的、可组装定制的、实时的、有强大通信能力、抢占式、多任务、开放、可升级的的、实时的、有强大通信能力、抢占式、多任务、开放、可升级的32位嵌入式位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统。与操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统。与PC上的上的W

12、indows 操操作系统相比，作系统相比，Win CE 可视为小、快、可靠、方便易用的可视为小、快、可靠、方便易用的Windows。Win CE 是是专门面向只有有限资源的硬件系统，它不需要标准硬件，它提供了一个操作系专门面向只有有限资源的硬件系统，它不需要标准硬件，它提供了一个操作系统所能提供的最大柔性，并且有紧凑高效可伸缩的特性。统所能提供的最大柔性，并且有紧凑高效可伸缩的特性。Win CE 直接支持多类直接支持多类硬件外围设备，如键盘、鼠标设备、触摸面板、串行口、以太网、调制解调器、硬件外围设备，如键盘、鼠标设备、触摸面板、串行口、以太网、调制解调器、USB设备、音频设备、并行口和存储设

13、备等设备、音频设备、并行口和存储设备等。一般可以利用一般可以利用Platform Builder(简称简称PB，微软提供的用于平台定制和驱动开发，微软提供的用于平台定制和驱动开发的工具的工具)去定制去定制Win CE/创建创建BSP、导出一个定制的软件开发工具包（、导出一个定制的软件开发工具包（SDK）、开）、开发与测试驱动程序、在模拟器中测试平台或应用程序、在目标设备上调试定制发与测试驱动程序、在模拟器中测试平台或应用程序、在目标设备上调试定制的操作系统镜像以及在一个定制的操作系统镜像上调试应用程序等。的操作系统镜像以及在一个定制的操作系统镜像上调试应用程序等。Win CE 可分为四个主要模

14、块，它们分别是内核模块、对象存储可分为四个主要模块，它们分别是内核模块、对象存储/文件系统模块、文件系统模块、网络与通信模块、网络与通信模块、GWES模块（图形、窗口、事件子系统）。除此之外，还有模块（图形、窗口、事件子系统）。除此之外，还有三个重要的组成部分：驱动程序、设备管理器、三个重要的组成部分：驱动程序、设备管理器、OAL(OEM适配层，适配层，OEM Adaptation Layer)。2. 设备驱动程序的编写和固化设备驱动程序的编写和固化设备设备驱动主要是驱动主要是GSM、RFID卡的处理程序。卡的处理程序。2.1 GSM通信程序通信程序根据根据GSM 07.05的定义，的定义，S

15、MS短信息的发送和接收模式共有两种：基于短信息的发送和接收模式共有两种：基于AT命令命令的的Text模式和基于模式和基于AT命令的命令的PDU模式。本文采用模式。本文采用PDU模式下发送和接收短消息。模式下发送和接收短消息。PDU串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其他信息，如串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其他信息，如SMS服务中心号服务中心号码、目标号码和服务时间等。码、目标号码和服务时间等。ARM设备和设备和GSM模块设备之间的串口通信采用的模块设备之间的串口通信采用的是超时控制的同步（阻塞）模式，实现的方法是专门将接收处理封装在一个工是超时控制的同步（阻塞）模式，实现的方法是专

16、门将接收处理封装在一个工作子线程内。发送可用作子线程内。发送可用WinCE内的消息进行传递。其中，串口通信通过调用内的消息进行传递。其中，串口通信通过调用Windows API函数可以方便实现自己想要的各种功能。函数可以方便实现自己想要的各种功能。2.2 RFID读、写卡程序读、写卡程序 智能智能冰箱系统中，每个食品贴一张冰箱系统中，每个食品贴一张RFID卡，卡中记录商品的相关信息。卡，卡中记录商品的相关信息。RFID读卡器读卡器ZLG500B读取冰箱内商品信息，然后发送给读取冰箱内商品信息，然后发送给ARM7，由，由ARM7对信息进行对信息进行初步处理后发送到智能的核心控制端上，从而实现了对

17、冰箱内食品的实时监控。初步处理后发送到智能的核心控制端上，从而实现了对冰箱内食品的实时监控。2.3 应用程序的应用程序的开发开发Win CE 下运行的应用程序，需要使用专门用于下运行的应用程序，需要使用专门用于Windows CE 的开发工具。现在的开发工具。现在应用广泛的开发工具就是应用广泛的开发工具就是Embedded VisualC+。EVC是微软公司推出的是微软公司推出的Win CE 程序可视化开发工具。其典型特点就是：界面友好，开发的程序执行效率高。程序可视化开发工具。其典型特点就是：界面友好，开发的程序执行效率高。软件采用基于软件采用基于WEB的客户机的客户机/服务器模式，这里只对

18、客户端作简要服务器模式，这里只对客户端作简要分析。分析。发展前景发展前景早在早在2012年年3月，海信便发布了第一代博纳智能月，海信便发布了第一代博纳智能冰箱冰箱，当年，当年9月开始推向市场，月开始推向市场，并在并在2013年在全国年在全国30多个大中城市实现全面铺货销售。多个大中城市实现全面铺货销售。 博博纳智能冰箱是海信推纳智能冰箱是海信推出的出的高端智能冰箱产品之一，高端智能冰箱产品之一，是海信实施是海信实施“智能化战略智能化战略”的最新的最新成果。成果。海海信博纳智能冰箱在门体上嵌入信博纳智能冰箱在门体上嵌入10.1寸屏幕，搭载寸屏幕，搭载Android 3.2操作系统、内存操作系统、内存高达高达1G的特制平板电脑，首次借助智能物联网技术手段实现冰箱的的特制平板电脑，首次借助智能物联网技术