基于Linux的远程窗帘控制系统设计

基于Linux的远程窗帘控制系统设计

摘要:目前，智能家居是一个火热的研究领域，我们使用智能家居可以很方便快捷的对我们的一些家具进行控制，比如窗帘，通过无线来控制窗帘，能够让我们的生活空间更加舒适。本篇设计对远程窗帘控制系统这一系统进行了仔细的研究和分析。

本课题的总体方案设计是基于Linux系统的远程窗帘控制系统，其中包含了对需求的详细，全面的分析，确定了本课题所设计系统的整体架构。完成了远程窗帘控制系统的硬件设计，包括ARM芯片的选型及其核心电路的设计，以及CC2530 ZigBee模块的介绍，使用S3C2440A作为核心部件，对他的外围电路进行了完整的设计。

设计完成了远程窗帘控制系统的软件设计，完成搭建了嵌入式Linux系统的环境、设计开发了系统的网关程序、ZigBee和Internet之间的相互转化，最后还有设计完成了WEB界面。

对本课题所设计的远程窗帘控制系统进行测试，测试成果表明，该系统的运行状况良好，可以满足智能家居的要求。

关键词：Linux; ZigBee; 窗帘控制

一、绪论 3

1.1 本课题的研究背景及意义 3

1.2 对远程窗帘控制海内外研究现状 3

1.3　本文主要的研究内容 4

二、远程窗帘控制系统总体设计方案 5

2.1 远程窗帘控制系统需求分析 5

2.2 远程窗帘控制系统整体架构 5

三、窗帘远程控制系统的硬件设计 7

3.1 核心电路硬件设计 7

3.2 CC2530 ZigBee模块 7

3.3 ARM处理器及其外设电路 9

3.3.1　S3C2440A简介 9

3.3.2　电源电路 10

3.3.3　时钟电路 10

3.3.4　存储电路 11

3.3.5　LCD接口电路 13

四、远程窗帘控制系统软件设计 14

4.1 嵌入式Linux开发环境的搭建 14

4.2 嵌入式Linux网关程序设计 16

4.3 ZigBee和 Internet 网络转换 20

4.4 Web界面的设计 21

五、远程窗帘控制系统测试 23

六、总结 24

致谢 25

参考文献 26

附录 27

元件清单 27

电路图 30

一、绪论

1.1 本课题的研究背景及意义

源于科学技术不断的进步和发展，人民生活质量和生活水平的快速提高，在家电的选择过程中，百姓的选择意向已经由功能单一的家电逐渐转变为选择智能化家电。由于电子信息技术和网络技术的大力发展，实现集中和远程操控家用电器的控制技术不仅只是梦想，而且有可能成为现实。现如今将信息技术与控制家电技术相连接，就能够实现信息化和自动化的家庭生活，以适应人们不停增长的对生活的要求，可以全身心的享受属于自己的人生。根据当代现代化家电的发展方向，具有远程监控，具有智能的家居，将会成为未来家居发展的潮流，一定会在某种程度上改变人们的生活水平，提高大家的生活质量。

根据调查报告显示，在西方发达国家智能化的家庭住宅早已经得到了实现。智能化家居早已被广泛应用很多国家，例如美国、德国、新加坡、英国、日本等经济发达国家。

基于嵌入式Linux网关的远程窗帘控制系统就是一个典型的远程窗帘控制系统，它可以提供舒适、健康的生活环境，用户或者研发人员进过配置相应的传感器参数，就能够有效的对家庭室内的温度，光照强度进行监控，从而可以远程控制等家电各组系统有序高效的运行，从而为住户提供更加适宜的生活空间。通过安装不同种类的报警传感器，大大增强了住户第一时间发现并解决紧急情况的可能。在智能家居中加入Internet网络接入功能之后，智能家居的远程监控能力得到了大大的加强，给住户带来了无与伦比的安全感，让住户可以全身心的投入到自己的工作、生活中，进而进一步达到增强生活质量的目的。因此，基于Linux网关的远程窗帘控制系统有着非常光明的前景。

1.2 对远程窗帘控制海内外研究现状

对于窗帘的控制，虽然可以通过一些计算机设备等，来获得各种传感器的参数并且产生控制信号，但是这些设备在操作、显示、扩展性等方面很难满足工业需求，不仅实用性差，而且成本较高，所以不适合在应用在生活中。因此，实现窗帘控制系统整体便携性，低成本，稳定性来实现控制信号的检测，在实际工程监测和智能家居应用中远程窗帘控制系统得到了更加广泛的运用和推广。随着嵌入式平台的发展，该平台为便携性窗帘控制系统解调设备提供了良好的解决方案，目前，蓝牙、WIFI、ZigBee等[1]为主要应用在远程窗帘控制的通信方式。与单片机相比，蓝牙处理器不仅有更高的数据处理能力和极高的处理速度，而且更加重要的是，蓝牙在个个系统中的广泛应用，使得所设计的人机界面更加人性化，董瑞等人采用Samsung公司推出的16/32位RISC处理器和光纤F-P腔滤波器组成解调系统[2]，窗帘的高速控制运用S3C44B0X的外部中断和定时器，并且在处理器中移植了操作系统，实现了窗帘控制系统解调结果的液晶显示，但是，由于蓝牙内核芯片本身只能够进行顺序处理数据，因此在此系统中，对于多路窗帘控制系统信号解调的性能尚未得到验证。

目前被广泛采用的一种方案是基于WIFI的窗帘控制系统解调系统。李秋仪在WIFI做互相关运算，进而提取传感信息，这种方法不仅提高了解调系统的分辨率，同时实现了较高的灵敏度。但是，基于WIFI的窗帘远程控制系统并不能够有效的抑制噪声，这就要求开发人员将信号采样频率进一步提高，同时控制算法需要进一步优化。

相对而言，目前采用ZigBee方案得到了广泛的研究，系统中根据ZigBee的优点，采用ZigBee完成信号滤波和网络通信的功能[3]，用ZigBee实现对控制信号的高速采集和解调，这两种嵌入式处理器的结合，有效增强了数据采集和处理的能力，该系统拥有的集成度和可靠性非常高，采样频率到达最高的时候是250 KHz [4]，实现18路信号的采集，极大扩展了可测传感器的个数。但是，由于该方案中使用了多处理器的相结合的方式，因此这种方式，不但增加了硬件结构的复杂性而且提高了系统的成本，不适合应用于对空间要求严格的实际环境中。

1.3　本文主要的研究内容

本文的研究内容是设计一套基于Linux的窗帘控制系统。

本文对远程窗帘控制系统进行了仔细的研究、分析。其主要工作重点如下：

1.分析了远程窗帘控制系统的国内外发展状况，该系统在实际应用中的意义。

2.设计远程窗帘控制系统的总体方案，包括对需求进行详细的分析，确定本课题所设计系统的整体架构。

3.硬件设计部分，包含ARM芯片的选型及其设计核心电路，和控制电路、网关、ZigBee节点的硬件设计。

4.远程窗帘控制系统的软件设计，在软件设计中加入了ZigBee协调器和Linux系统的通信数据模块，能够将ZigBee地址和IP地址互换，在非本地网络的环境，可以远程通过ZigBee节点控制窗帘。

5.对本课题所设计的远程窗帘控制系统进行测试。

参考文献

[1]戚振兴.浅议我国智能家居发展[J].广西轻工业,2009,25(10) :63-64

[2]王凯明.远程窗帘控制系统的研究[D].西安：西安科技大学,2005

[3] M Weiser．Some Computer Science Issues in Ubiquitous Computing．Communications of the ACM，1993, 36(7)：75—84．