基于arm智能家居系统方案

鉴于ARM的智能家居系统设计方案1.系统综述智能家居（SmartHome）是以住所为平台，利用综合布线技术、网络通讯技术、全防备技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成，建立高效的住所设施与家庭日程事务管理系统，以提高家居安全性、便利性、舒坦性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。权衡一个智能家居系统的成功与否，并不是只是取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置能否经济合理并且系统可否成功运转，系统的使用、管理和保护能否方便，系统或产品的技术能否成熟合用，换句话说，就是怎样以最少的投入、最简易的实现门路来换取最大的功能，实现便利高质量的生活。智能家居往常包含以下子系统：接见/控制系统经过电脑、手持终端等设备认识家中状况，对设备进行控制。

安门禁系统门禁系统主要包含以下功能，室外监控功能：当门口有异响自动提示，能在家中或远程看到外面状况；摄影存档功能：当家中没人且有人按动门铃，便自动摄影储存，方面房屋主人查问；可视对讲功能：有客来访，可自由通话，并能看到外面状况，并能控制门锁的翻开封闭；远程开锁功能：能够经过Internet网，在任何地方开启家里的门锁。视频监控系统视频监控的基本功能主要有：远程监控：能够进行及时当地和远程网络监控；远程控制：能够实现远程对设备的各样控制，能够对图像质量，分辨率，图像缩放进行操作，能够对云台的挪动方向进行控制；视频储存：能够将视频数据当地储存，能够在任何时候对这些数据进行回放；挪动侦测：设防后能够发现挪动的物体并报警。门窗控制系统能够在室内任何地点以及远程对门窗以及窗帘进行翻开封闭操作。具备自动防风防雨功能，当检测到下雨起风时，自动封闭窗户。同时能与环境检测系统联动，当发现室内空气环境不好或许发现可燃气体时能自动开窗通风。入侵检测功能能够及时发现暴力入侵状况，并向安防系统发送报警信号。家电控制系统经过ZigBee/红外转发器，以红外遥控和电源控制相联合的方式对传统家电（如：电视机、空调、冰箱、电饭煲、淋浴器、微波炉等）进行控制以及状态查问。同时对家中总电源以及各个电源接口进行翻开封闭的操作，实现对部分家电的控制，同时可根绝家电待机耗电状况。环境检测系统环境监测系统主要对家庭内部环境数据进行监测。包含：温度监测、可燃气体监测、火灾监测、空气质量检测等等。并能与安防系统联动，出现异样状况时能够及时报警。智能家居系统表示图平台选择2.1控制系统平台选择智能家居的控制系统是智能家居的核心构成部分，相当于整个智能家居系统的神经中枢，所以系统平台的选择关于项目成功与否至关重要。嵌入式办理器有众多的架构和种类，不一样的办理器从性能到成本以及总线接口、外头电路各有不一样。目前，采纳ARM系统的微办理器已经遍及在花费电子、工业控制、通讯、网络等领域。据统计，鉴于ARM系统构造的嵌入式微办理器据有了RISC种类办理器75%以上的市场份额。在全世界范围内，使用ARM受权生产微办理器芯片的厂商多达数十家，就连尽人皆知的芯片巨头英特尔企业在通讯领域也开发了鉴于ARM系统构造的微办理器。鉴于本项目高性能，低功耗，低成本的要求，本项目采纳鉴于ARM的嵌入式系统。因为本系统主要目的是用于实验考证，所以采纳时下贱行的树莓派（RaspberryPi）作为控制系统开发平台。树莓派是专为学生计算机编程教育而设计，只有信誉卡大小的卡片式电脑，自问世以来，受众多计算机发热友和创客的追捧，以前一“派”难求。树莓派表面固然“娇小”，内“心”却很强盛，视频、音频等功能统统皆有，堪称是“麻雀虽小，五脏俱全”。树莓派功能表示图2.2客户端平台选择智能家居客户端主要指用户操作界面及其软件系统，包含完好的智能家居控制界面，具备无线编码学习功能和个性化情形模式，用户能够经过配置，来实现自定义的智能家居体验。据调研机构StrategyAnalytics最新的报告显示，Android以83.6%的市场据有率稳居挪动操作系统市场之首。为了最大限度的运用市场上现有的资源，本系统第一开发鉴于Android的智能家居远程客户端。硬件设计方案控制系统硬件设计方案因为该系统主要用于实验考证，硬件设计上以简单为主，主要包含一下几个模块：主控系统：树莓派开发板（RaspberryPiModelB+）监督系统：USB摄像头（罗技Pro5000）家电模拟系统：控制器（单片机AT89C51）、模拟家电（LED

灯）、模拟传感器（按键）通讯系统：

Wi-Fi

模块（联想

2代

B型迷你无线网卡）控制系统硬件表示图3.2客户端硬件设计方案客户端需支持市道上主流Android手机。软件设计方案4.1控制系统软件设计方案控制系统软件设计包含两个方面：一是嵌入式操作系统，另一个是嵌入式服务器软件。在选择嵌入式操作系统的时候，第一要考虑到对硬件系统的支持，因为ARM办理器的应用特别宽泛，目前的主流嵌入式操作系统对ARM系统构造的办理器都供给优异的支持。其次要考虑嵌入式操作系统的可移植性，可移植性优异的操作系统，能够在不一样平台、不同硬件系统上运转，进而能够减少或防止此后辈码的移植工作，降低开发工作的难度。最后考虑到需要快速、低成本、高质量的达成用户的需求，对嵌入式操作系统的可利用资源和成本的考虑也十分重要。关于嵌入式服务器软件的选择，第一考虑本系统主要面向家庭，所以接见量很小，不需要复杂的功能，但当出现紧迫状况时要求赶快相应，对及时性有必定要求。所以需要选择一款功能简单、体积小、占用资源少、速度快的服务器；其次因为服务器需要长时间稳固运转，所以对靠谱性有较高的要求；最后因为控制系统运转着系统中各个模块的控制程序，这些程序需要阅读器经过CGI接口进行调用返回，所以服务器一定支持CGI调用。鉴于以上原由，本例选择嵌入式Linux系统+Boa嵌入式服务器作为控制系统软件设计方案。Linux系统是1991年由芬兰人LinusTorvalds发明的，从出生到此刻的短短十几年的时间，Linux

获取了飞快的发展特别是在嵌入式操作系统率域。嵌入式

Linux

是指对标准

Linux

进行小型化裁剪办理，可固化在储存器或单片机中，合适于特定嵌入式应用处合的专用操作系统。

LinuxBoa是一个小型

WebServer，系统兼容性好，可在多半

Unix

系统中运转，特别合适在嵌入式的场合中使用。它是一个单任务的HTTP服务器，假如有两个用户同时接见它，那么此中的一个用户一定等候片晌，它产生独立的进度来办理CGI程序，所以占用较少的系统资源。Boa的长处在于其快速性和靠谱性并且完好免费。控制系统软件架构表示图4.2客户端软件设计方案本文采纳的客户端软件鉴于时下贱行的Android挪动操作系统，即鉴于Android的智能家居远程客户端。鉴于Android的智能家居远程客户端是经过Android智能家居软件控制的以通讯网络为纽带的智能家居远程控制系统，用来实现对用户家庭智能家居系统及其设备的远程控制，其基本思想是实现智能控制、分类操作、分级管理、配置灵巧。Android智能家居远程客户端按功能可区分为五部分：登岸控制单元、信息储存单元、智能控制单元、智能情形模式及人机界面。客户端软件架构表示图实行步骤5.1嵌入式开发环境搭建（简要介绍）嵌入式开发环境搭建主要包含：宿主机（PC）系统的安装置置（Ubuntu14.04）NFS服务配置（使目标机和宿主机共享文件）交错编译器安装（在宿主机长进行程序的开发和编译工作，在目标机中履行）5.2控制端软件设计嵌入式Linux内核配置与编译Linux内核配置的内容有数百项之多，想要完好认识特别困难也没有必需。本文只介绍一下内核配置编译的一般步骤。内核下载第一需要下载Linux源代码压缩包。一般从Linux官方网站下载，而后将压缩包解压到指定目录下；编译配置改正改正源码树根目录下的Makefile文件中ARCH:=armCROSSCOMPILE:=arm-linux-两个变量，以合用于嵌入式系统。使用makemenuconfig对内核进行裁剪，配置内核产生.config文件。依据系统功能需求选择有关的功能模块，保留即可。这里需要说明的是内核配置选项多达数百项，需要依据不一样的硬件平台进行改正配置，其余的采纳默认设置即可。编译内核生成镜像达成了对内核的配置此后，内核仍旧是源码的形式，还不可以下载到硬件平台上运转。内核编译的目的就是生成最后能够在硬件平台上运转的可履行代码。内核的编译过程是由Makefile文件控制的，Makefile定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要从头编译。内核编译步骤特别固定，需要用到以下几个命令：makeclean用来把从前编译内核时产生的文件删除去，防止上一次编译的文件对本次编译产生影响。根文件系统制作嵌入式Linux支持多种文件系统。固然在嵌入式系统中，因为资源受限的原由，它的文件系统和非嵌入式Linux的文件系统有较大的差别，可是他们的整体架构是同样的，都是采纳目录树的构造。本文中采纳的是cramfs文件系统。这类系统是一种简单的只读文件系统，所以特别合适嵌入式系统。本文合用busybox进行根文件系统的制作，步骤以下：Busybox配置编译下载busybox源码，履行makemenuconfig进行有关配置（如：GeneralConfiguration中，必定要选择“Supportfordevfs”选项）。生成.config文件后履行makeTARGET_ARCH=arm，编译busybox，编译结束后，履行makeinstall，生成一个_install文件夹，内有一个件和bin、sbin、usr三个文件夹，删除linuxrc，将三个文件夹打包。

linuxrc

文Rootfs

制作创立一个文件夹，比方

rootfs，转到

rootfs，履行命令

mkdirbindevetchomelibmntprocsbinsystmpvarusr，成立相应的文件夹，再成立etc下的init.d文件夹。而后准备启动所需的文件：linuxrc、rcS、inittab、fstab四个文件。将方才在

busybox

的_install

下的三个文件夹的打包文件复制到rootfs目录，解压后删除打包文件。调试开发将自己开发的有关程序拷贝到rootfs.cramfs。运转成功后，将产生的

rootfs相应目录下，合用命令mkcramfsrootfsrootfs.cramfs文件烧写到目标板上就能够了。Boa嵌入式服务器移植下载并编译Boa源码从下载Boa源码，将其解压并进入源码目录的src子目录，在源码目录下执行./configure生成Makefile文件；而后履行Make命令对源码进行编译。配置移植将boa.conf拷贝到etc/boa目录下，改正boa.conf文件中的以下部分，其余配置保持不变；DocumentRoot/var/www//后边的目录为自己寄存网页的目录。ScriptAlias/var/www/cgi-bin///后边的目录为cgi程序的寄存目录。运转测试在解压的从前解压的目录下有个boa的可履行程序。履行后boa就开始运转了，正常履行后能够经过ps–A看到boa进度。将一个静态网页拷贝到/www下，通过IE就能够接见了。将解压后boa目录下的examples\cgi-test.cgi拷贝到/www/cgi-bia下，可进行cgi测试。在Boa服务器的移植过程中，有以下两点需要注意：1、改正一个叫define.h的文件，里面能够配置boa.conf文件的保留地点，一般保持默认在etc/boa文件夹下。2、保持Usernobody不变。从前就是因为将nobody改成了root造成不可以配置不可功，并且没有任何错误提示。5.3客户端软件设计客户端软件为典型的AndroidApp。其主要包含以下几个功能：系统登录模块：输入主机地点和密码，点击连结服务器即可登录到智能家居控制系统的客户端。登岸系统后会有系统设置、家电控制、情形模式等几个模块。家电控制模块：家电控制模块按室内格局以及有关功能分为几个子项，每个子项中包含各样可控家用电器，如顶灯、窗帘、空调等常用家电。视屏监控模块：视屏监控模块用于显示智能家居系统中摄像头的输出，包含摄像头切换，视角切换，快照等功能。心得领会经过多年的发展，智能家居系统的研究获得了巨大的成绩，先进的智能家居系统和优异的设计方案层见迭