第一篇：基于電力線載波通信的智能家居系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

OFweek 智能家居網(wǎng)

基于電力線載波通信的智能家居系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)基本任務(wù)之一，就是能夠通過Internet網(wǎng)絡(luò)對(duì)各類電器實(shí)現(xiàn)操作控制。由于主要家居電器本身就由220V供電，因此利用電力線 實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控是一種非常有效的方式。面向服務(wù)于智能家居系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)，著重闡述了設(shè)計(jì)思路、芯片選型，以及電力線通信模塊及其協(xié)議設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技 術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)到電力線協(xié)議轉(zhuǎn)換的軟硬件設(shè)計(jì)。基于Internet網(wǎng)絡(luò)，對(duì)連接于電力線的多類家用電器進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，監(jiān)控功 能可靠，相關(guān)技術(shù)具有很好的實(shí)用價(jià)值。

智能家居系統(tǒng)，既涉及到家庭中各種高端信息設(shè)備的互聯(lián)互通，也涉及到對(duì)家庭中各種照明、安防、電 器和基礎(chǔ)設(shè)施之間的聯(lián)網(wǎng)以及相互間的自動(dòng)控制，最終為用戶提供一種安全、舒適且方便的智能化和信息化生活空間。其一個(gè)基本的功能要求就是能通過電話線或因 特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種家用設(shè)備（如空調(diào)、熱水器）的遠(yuǎn)程使用和操作控制。

“智能家居系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)”必須立足于滿足需求，選擇最佳技術(shù)方案，以自主技術(shù)為基礎(chǔ)，充分考慮國(guó)內(nèi)外家庭網(wǎng)絡(luò)目前的發(fā)展現(xiàn)狀和已有的標(biāo)準(zhǔn)（或規(guī)范），開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的家庭網(wǎng)絡(luò)及其產(chǎn)品，并構(gòu)筑安全、可靠且實(shí)用的家庭局域網(wǎng)絡(luò)。

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

家庭網(wǎng)關(guān)是智能家居系統(tǒng)的核心部分，各個(gè)不同協(xié)議子網(wǎng)之間的互聯(lián)和信息共享都需要通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行，而且網(wǎng)關(guān)還負(fù)責(zé)家庭局域網(wǎng)接入Internet。為適用 于普通的家庭用戶，網(wǎng)關(guān)一般設(shè)計(jì)為嵌入式設(shè)備，并采用TCP/IP技術(shù)和高性能微處理器實(shí)現(xiàn)。家庭嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)CAN現(xiàn)場(chǎng)總線、Zigbee無 線通信和電力線載波等多種通信協(xié)議，同時(shí)具有Internet、GPRS和GSM等多類接口，以支持各類數(shù)據(jù)的傳輸。用戶可通過有線和無線的以太網(wǎng)，以及 通過手機(jī)短信等多種方式，實(shí)現(xiàn)授權(quán)行為下的*瀏覽和家庭智能設(shè)備控制。

如冰箱、空調(diào)、微波爐、洗衣機(jī)和熱水器等主要家居電器一般都需要 220v市電供電，即這類設(shè)備本身就接在電力線上，因此不必再用CAN總線或Zigbee無線通信的方式進(jìn)行監(jiān)控，而是直接采用電力線載波數(shù)據(jù)針對(duì)上述設(shè) 備進(jìn)行傳輸監(jiān)控，就是一種比較好的方式。鑒于一個(gè)完整的智能家居系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)，其功能一般也非常復(fù)雜，因此本設(shè)計(jì)主要致力于實(shí)現(xiàn)嵌入式網(wǎng)關(guān)的對(duì)外 Internet接口部分，以及嵌入式網(wǎng)關(guān)的對(duì)內(nèi)接口部分，即電力線載波通信模塊的硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)預(yù)留CAN接口以及串行接口，以便將來升級(jí)網(wǎng) 關(guān)功能，使其支持經(jīng)過CAN總線通信的三表設(shè)備，以及經(jīng)過Zigbee通信的低功耗傳感器設(shè)備。

第二篇：家庭網(wǎng)關(guān)和智能家居

雖然家庭網(wǎng)關(guān)與家庭智能網(wǎng)關(guān)現(xiàn)在還沒有特別明顯的界定。從功能以及服務(wù)范圍上，可以將它們區(qū)別開來。家庭網(wǎng)關(guān)，是作為所有外部接入網(wǎng)連接到家庭內(nèi)部，同時(shí)將家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接到外部的一種物理接口。并且使住宅用戶可以獲得各種家庭服務(wù)的平臺(tái)。

而家庭智能網(wǎng)關(guān)，具備智能家居控制樞紐及無線路由兩大功能，負(fù)責(zé)具體的安防報(bào)警，家電控制，用電信息采集。通過無線方式與智能交互終端等產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。它還具備有無線路由功能，優(yōu)良的無線性能，網(wǎng)絡(luò)安全和覆蓋面積。因此，從上述兩者的功能來看，家庭智能網(wǎng)關(guān)則更具針對(duì)性，它更加的針對(duì)“智能化”的家居。將家庭網(wǎng)關(guān)更加深入和細(xì)化。因此家庭智能網(wǎng)關(guān)是包含在家庭網(wǎng)關(guān)之中的。

家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用分層次的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分為家庭主網(wǎng)和家庭控制子網(wǎng)兩個(gè)網(wǎng)段。網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)有ASP.NET服務(wù)器組件、網(wǎng)絡(luò)連接控件、家庭彎管以及設(shè)備組成。家庭主網(wǎng)主要負(fù)責(zé)與外網(wǎng)進(jìn)行通信，而家庭控制子網(wǎng)中的設(shè)備通過是通過子網(wǎng)關(guān)、主網(wǎng)關(guān)與外部通信。如果將一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)看成一個(gè)信息處理系統(tǒng)，組成系統(tǒng)的各個(gè)單元就是連接在網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備。網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)由ASP.NET服務(wù)器組件、網(wǎng)絡(luò)連接控件、堅(jiān)挺網(wǎng)關(guān)以及設(shè)備組成。反映到具體對(duì)智能家居的控制上，如：空調(diào)，可以在ASP.NET服務(wù)器組件使用過的WEB界面進(jìn)行對(duì)空調(diào)溫度、風(fēng)向以及模式的調(diào)節(jié)控制。

如上述所說，家庭網(wǎng)關(guān)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)中各種智能設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，從而對(duì)“智能家居”產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)和控制。此范圍不限制用戶、地點(diǎn)、甚至網(wǎng)絡(luò)接入方式，只要接入網(wǎng)絡(luò)訪問，便可操作共同的數(shù)據(jù)。但也由此引發(fā)了用戶私密泄露的問題。而就此，市場(chǎng)也有生產(chǎn)商順應(yīng)市場(chǎng)需求，研發(fā)私密性好的解決方案。如設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)連接的控件技術(shù)等，同時(shí)可支持家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的家庭網(wǎng)關(guān)體系構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)多協(xié)議融合。

隨著家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)之間的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了家庭網(wǎng)關(guān)和家電廠商難以選擇一種協(xié)議作為自己產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。而市場(chǎng)上又缺乏這種統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致下游各個(gè)設(shè)備廠商按照不同的接口標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議生產(chǎn)設(shè)備。使不同設(shè)備之間的互連、互通變得非常困難。反過來作為廠商，由于設(shè)備不配套導(dǎo)致的具體安裝問題也讓生產(chǎn)商們頭痛不已。因此，網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)迫切需要統(tǒng)一。

國(guó)內(nèi)家庭網(wǎng)關(guān)還處于起步階段，除了價(jià)格之外，技術(shù)上更是缺乏多樣性，兼容性較弱。再加上帶寬傳速也會(huì)影響系統(tǒng)傳輸。據(jù)工信部部長(zhǎng)苗圩介紹，目前我國(guó)平均寬帶連接速度約為每秒鐘100Kb，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家每秒鐘約230Kb的平均速度，寬帶不“寬”情況明顯。帶寬的問題也直接影響了智能家居系統(tǒng)在進(jìn)行操作指令時(shí)出現(xiàn)滯后延遲的現(xiàn)象，家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)于帶寬傳輸也有很大的需求，智能家居控制器，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、通訊轉(zhuǎn)發(fā)、控制下達(dá)、存儲(chǔ)配置功能。如果帶寬不能滿足需求，就會(huì)局限網(wǎng)關(guān)以及配套智能家居設(shè)施的功能，提供不了很好的用戶體驗(yàn)，極大的不利于智能化家居控制以及設(shè)備的普及。

第三篇：嵌入式智能家居解讀

摘 要

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活的需求水平也相當(dāng)?shù)奶岣?，特別是在人們長(zhǎng)期居住的地方，對(duì)居住舒適程度要求也需求更加的高，所以我國(guó)在早期就出現(xiàn)了一些智能家居，本文從嵌入式計(jì)算機(jī)開始，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，依次討論了嵌入式系統(tǒng)的基本概念、嵌入式在智能家居中的應(yīng)用、當(dāng)前的研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵字：嵌入式系統(tǒng)，智能化，智能家居

目 錄

1緒論.............................................................................................................................4 2 什么是嵌入式系統(tǒng)....................................................................................................4 2.1 嵌入式系統(tǒng)......................................................................................................4 2.2 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)..........................................................................................5 3什么是智能家居.........................................................................................................6

3.1智能家居系統(tǒng)的工作原理...............................................................................6 4嵌入式發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì).....................................................................................7

4.1 嵌入式在智能家居的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).................................................7 4.2 嵌入式的智能家居解決方案給我們帶來的好處..........................................7 5嵌入式技術(shù)在智能家居行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用.................................................................8

5.1功能描述...........................................................................................................8 5.2系統(tǒng)特點(diǎn)...........................................................................................................9 6嵌入式的研究前景...................................................................................................10 總

結(jié)..........................................................................................................................11 參考文獻(xiàn)......................................................................................................................12 1緒論

隨著社會(huì)信息化的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹拿總€(gè)部分，無線通信技術(shù)也成為人們生活中必不可少的一個(gè)部分；我們每一個(gè)人基本上都擁有大小不

一、形狀各異、具有各種功能的、使用嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，比如M P 3 /MP4、PDA、GPS 導(dǎo)航儀等小型數(shù)字化產(chǎn)品、智能家電、網(wǎng)絡(luò)家電、智能手機(jī)等，都可以歸類于嵌入式產(chǎn)品中伴隨著數(shù)字化和信息化的進(jìn)程，智能化成為不可抵擋的趨勢(shì)，也是新世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。智能家居是指將家庭中各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器、家庭安防裝置等，通過家庭總線技術(shù)連接到一個(gè)家庭智能化平臺(tái)上，進(jìn)行集中或遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)管理，并保持這些家庭設(shè)施與生活需求和住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。智能家居可以使人們足不出戶就進(jìn)行網(wǎng)上購(gòu)物、視頻點(diǎn)播、網(wǎng)上醫(yī)療診斷，在千里之外就可以對(duì)家里電器的進(jìn)行控制，當(dāng)家庭發(fā)生安全問題，在外的家庭成員可以在接到報(bào)警信息后，通過電話和Internet等手段查詢和確認(rèn)家庭的安全狀況。什么是嵌入式系統(tǒng)

2.1 嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)一般指非PC 系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器／微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和I／O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（O S）和應(yīng)用程序編程；有時(shí)設(shè)計(jì)人員把這兩種軟件組合在一起，應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用[1]。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器一般就具備以下4 個(gè)特點(diǎn)：(1)對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)內(nèi)核心的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度；(2)具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷；(3)可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器；(4)嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此。2.2 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn)：（1）嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的：嵌入式CPU 與通用型的最大不同就是嵌入式C P U 大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU 中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。（2）嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。（3）嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。（4）嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。（5）為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)中，而不是存貯于磁盤等載體中。由于嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量仍然存在一定程度的限制，另外由于大部分嵌入式系統(tǒng)必須具有較高的實(shí)時(shí)性，因此對(duì)程序的質(zhì)量，特別是可靠性，有著較高的要求。（6）嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。（7）通用計(jì)算機(jī)的開發(fā)人員通常是計(jì)算機(jī)科學(xué)或者計(jì)算機(jī)工程方面的專業(yè)人士，而嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員卻往往是各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的專家，這就要求嵌入式系統(tǒng)所支持的開發(fā)工具易學(xué)、易用、可靠、高效。目前人類已進(jìn)入基于Internet的后PC時(shí)代，其主要特征為計(jì)算機(jī)作為組成成份緊密融于消費(fèi)品和工業(yè)品中后PC時(shí)代的到來完全依賴于嵌入式技術(shù)的誕生與發(fā)展，傳統(tǒng)的IT設(shè)備逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍度胧皆O(shè)備，這是一個(gè)大趨勢(shì)。在這個(gè)大趨勢(shì)中，小到智能卡、手機(jī)、水表，大到信息家電、汽車，甚至飛機(jī)、宇宙飛船，我們的生活已經(jīng)被嵌入式軟件所包圍。嵌入式技術(shù)的蓬勃興起為智能家居行業(yè)的發(fā)展指明了技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，也提供了技術(shù)革新的有利武器[2]。

嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和I/O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS）（要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著資源調(diào)度及與硬件的交互作用。

3什么是智能家居

智能家居就是把智能科技融入家居生活中,使家庭生活與信息化結(jié)合起來。智能家居還包涵了許多方面的內(nèi)容 如家庭中傳統(tǒng)的水表、電表、煤氣表等由原來的各自獨(dú)立變成小區(qū)中央控制，人們不用再為查表或交費(fèi)而花費(fèi)時(shí)間，計(jì)算機(jī)中央控制，通過計(jì)算機(jī)，控制家庭中的所有電器、儀表，并借助有線或無線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)異地控制。隨著社會(huì)全面的信息化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，智能家居必將成為未來家庭生活潮流發(fā)展的新方向[3]。嵌入式Internet技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，它創(chuàng)新性地提出以單片機(jī)或微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)，使底層監(jiān)測(cè)設(shè)備與Internet的無縫聯(lián)接有了可行方案，真正做到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，這樣構(gòu)建的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開銷少、尺寸小、功能強(qiáng)。采用TCP / IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)組網(wǎng)容易、傳輸數(shù)據(jù)多、速率快；客戶端通過WEB瀏覽器就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了基于嵌入式WEB 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[4]。3.1智能家居系統(tǒng)的工作原理

小區(qū)管理中心是智能家居系統(tǒng)連接外界的途徑，在此建立基于Web服務(wù)器的小區(qū)管理信息系統(tǒng)，當(dāng)家庭發(fā)生意外情況時(shí)，相關(guān)傳感器會(huì)將報(bào)警信息自動(dòng)通過家庭總線系統(tǒng)發(fā)向網(wǎng)絡(luò)終端，終端通過電話接口可以把報(bào)警信息直接發(fā)向用戶的手機(jī)，同時(shí)還通過小區(qū)網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息發(fā)向小區(qū)管理中心。

用戶可以通過Internet用瀏覽器直接瀏覽家庭設(shè)備的當(dāng)前狀況，并可以通過web直接控制家庭設(shè)備。家庭網(wǎng)絡(luò)終端可以通過電話接口直接連接到PSTN上，當(dāng)用戶撥打家庭電話對(duì)家用設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，控制信息通過瀏覽器提交給Web服務(wù)器，然后小區(qū)管理中心計(jì)算機(jī)將控制信息轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)終端，終端將控制信息直接轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)控制設(shè)備，完成控制工作?？刂仆瓿珊?，網(wǎng)絡(luò)終端再將結(jié)果信息反饋回小區(qū)管理中心計(jì)算機(jī)，小區(qū)管理中心將其寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，并反饋給發(fā)出控制請(qǐng)求的用戶。通過電話控制家用電器設(shè)置有密碼功能，只有密碼比較成功后才能夠進(jìn)入控制模塊，使操作更加安全。

4嵌入式發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)

4.1 嵌入式在智能家居的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)的智能家居行業(yè)剛剛起步，它還顯得比較稚嫩。我國(guó)尚沒有正式頒布相關(guān)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廠家采用各自不同的技術(shù)解決方案，這在某種程度上制約了中國(guó)智能家居行業(yè)的發(fā)展，在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)技術(shù)的整合趨勢(shì)將形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

就目前而言，智能家居主要有三種技術(shù)方案，它代表著中國(guó)智能家居行業(yè)不同時(shí)期的技術(shù)特點(diǎn)，它們的關(guān)系可以用以下的圖1表示。

圖1 智能家居的技術(shù)特點(diǎn)關(guān)系

PC架構(gòu)的智能控制系統(tǒng)出現(xiàn)于中國(guó)智能家居的萌芽階段，基本上停留在向使用者展示智能家居的概念，實(shí)用性不強(qiáng)，屬于第一代。目前很多中國(guó)智能家居廠商研制的基于單片機(jī)架構(gòu)的智能控制系統(tǒng)在實(shí)際技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用，隨著成本的逐步降低，中國(guó)的智能家居最終將走向嵌入式。4.2 嵌入式的智能家居解決方案給我們帶來的好處

（1）系統(tǒng)的處理能力大大增強(qiáng)，可以給您帶來更加逼真的圖象以及更加真實(shí)的語音等。

（2）根據(jù)系統(tǒng)定制的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不僅可以最大限度的利用硬件資源而且還避免了過于龐大的系統(tǒng)造成的系統(tǒng)冗余.（3）一般只有一顆主處理芯片，系統(tǒng)架構(gòu)更加清晰簡(jiǎn)捷。

（4）軟件采用分層設(shè)計(jì)方便維護(hù)和升級(jí)，大大提高了代碼利用率，縮短開發(fā)周期。

（5）因?yàn)榍度胧郊夹g(shù)是伴隨著Internet而生的，所以它具有更加卓越的網(wǎng)絡(luò)性能，可以增加更多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

5嵌入式技術(shù)在智能家居行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用

波創(chuàng)BECHAMP智能家居依靠3C技術(shù)，并結(jié)合信息家電的發(fā)展，為用戶提供了一種更加安全、舒適、方便、快捷的智能化和信息化生活空間。其內(nèi)涵就是“在具有個(gè)性化的住宅家庭中，將多元網(wǎng)絡(luò)信息、多樣化的自動(dòng)化控制以及節(jié)能環(huán)保等功能，整合到一體化的家庭智能信息管理與自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)[6] 5.1功能描述

（1）可視對(duì)講：超大屏幕彩色可視對(duì)講。（2）安防主機(jī)

提供有線8防區(qū)；可以通過無線密鑰進(jìn)行撤布防，也可以通過電話和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布防；觸發(fā)報(bào)警以后除了可以通過網(wǎng)絡(luò)向保安中心報(bào)警，還可以通過撥打用戶射定的電話進(jìn)行報(bào)警，還可以通過Internet向在辦公室或其它地方的業(yè)主報(bào)警。（3）信息終端

接收小區(qū)管理中心發(fā)出的小區(qū)公告或新聞；接收小區(qū)管理中心發(fā)出的商情；接收小區(qū)管理中心發(fā)出的住戶通知；瀏覽網(wǎng)頁；接收郵件；接收手機(jī)短信；查詢報(bào)警信息；查詢?nèi)硇畔?。?）家電、燈光、插座控制

家電、燈光、插座通過網(wǎng)關(guān)上的觸摸屏進(jìn)行控制；通過Internet對(duì)家里的家電、燈光、插座進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制；通過電話對(duì)家里家電、燈光、插座進(jìn)行遠(yuǎn)程電話控制；通過手機(jī)短信對(duì)家里家電、燈光、插座進(jìn)行遠(yuǎn)程短信控制。（5）自動(dòng)抄表：自動(dòng)抄錄水表、電表、氣表的讀數(shù)。（6）遠(yuǎn)程監(jiān)控：通過Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控家中的家居環(huán)境[5]。5.2系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠

主處理器高度集成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，信號(hào)穩(wěn)定，采用6層高頻板工藝，高速線路采用采用等長(zhǎng)設(shè)計(jì)，雙路時(shí)鐘輸入，拒絕一切干擾；操作系統(tǒng)采用開源的Linux操作系統(tǒng)，安全、穩(wěn)定；采用雙電源熱備份設(shè)計(jì)，主用電源為ATX電源，備用電源為帶充電電路的鋰電池；正常情況下，主電源為系統(tǒng)供電（包括后備電源充電），鋰電池處于待命狀態(tài)并進(jìn)行必要的充電；在主用電源失效的情況下備用電源自動(dòng)啟用，在主用電源恢復(fù)正常后再切換回主用電源，二者之間的切換做到無縫，即二者的切換不會(huì)影響到相關(guān)軟硬件系統(tǒng)正在進(jìn)行的工作，備用系統(tǒng)電源能持續(xù)工作3小時(shí)以上，待機(jī)24小時(shí)以上。（2）高效低耗

其主處理器采用主頻高達(dá)200MHZ的韓國(guó)三星公司的S3C2410（ARM9內(nèi)核）高效低耗處理器（該處理器主要用于手持設(shè)備，其功耗之低可想而知），再配備上海量（相對(duì)于傳統(tǒng)基于51單片機(jī)的解決方案）的Flash和SDRAM，可以輕松處理TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、音視頻處理和一些復(fù)雜的桌面應(yīng)用（如Word, Excel, 圖片查看程序，郵件客戶端和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器），這些是基于51單片機(jī)的解決方案根本無法想象的，具有不可比性。（3）人機(jī)交互界面友好

采用帶背光和觸摸屏接口的320*240 STN彩屏，色彩達(dá)到64K色，并配有快捷按鍵，所有人機(jī)交互界面均采用純圖形的，美觀大方。（4）系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)

硬件接口豐富，這些接口包括：10M以太網(wǎng)絡(luò)IC及其接口1個(gè)，LCD接口，觸摸屏接口，人機(jī)交互鍵盤；串口：485接口1個(gè)（用于接485設(shè)備），232接口2個(gè)，LED指示燈，4個(gè)，分別為：工作指示，欠壓/充電指示，網(wǎng)絡(luò)指示，新留言提示；I2S接口，引出 Microphone和立體聲Speaker；USB Host和Device接口各一個(gè)，可用于連接U盤，數(shù)碼相機(jī)和攝像頭等USB設(shè)備；SD存儲(chǔ)卡接口；JTAG，采用20針接口，方便系統(tǒng)級(jí)調(diào)試；其他未使用CPU口線，統(tǒng)一引出，以備將來系統(tǒng)擴(kuò)展。操作系統(tǒng)采用開源的Linux操作系統(tǒng)，開發(fā)資源豐富，軟件上提供一套標(biāo)準(zhǔn)通用的API二次開發(fā)接口，可移植性強(qiáng)。（5）系統(tǒng)升級(jí)方便

系統(tǒng)所有軟件，包括啟動(dòng)代碼，操作系統(tǒng)內(nèi)核，系統(tǒng)文件，應(yīng)用程序均基于文件系統(tǒng)，在目標(biāo)機(jī)中以文件的形式存在，均可單獨(dú)升級(jí)，而且是在線升級(jí)，給產(chǎn)品的后續(xù)升級(jí)維護(hù)提供了大大的方便，這些是傳統(tǒng)的基于51單片機(jī)的解決方案無法做到的，具有不可比性。

6嵌入式的研究前景

嵌入式系統(tǒng)概念的受到重視是以計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)以令人瞠目的速度迅猛發(fā)展，其速度之快，勢(shì)頭之猛甚至直接向某些一直被視為金科玉律的常識(shí)提出了質(zhì)疑。例如，按照計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域等屬性將其分為大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微計(jì)算機(jī)，并以此來組織學(xué)科和產(chǎn)業(yè)分工的分類方法雖然沿襲多年，但由于實(shí)際情況產(chǎn)生了根本性的變化，它已經(jīng)不再適用。最明顯的例子就是由70年代末定義的微計(jì)算機(jī)演變出來的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)如今已經(jīng)占據(jù)了全球計(jì)算機(jī)工業(yè)的90%市場(chǎng)，其處理速度更是超過了當(dāng)年大、中型計(jì)算機(jī)的定義?？梢?，在日新月異的計(jì)算機(jī)工業(yè)中，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)其它行業(yè)進(jìn)行全面滲透的大趨勢(shì)下，以應(yīng)用為中心的分類方法變得更為切合實(shí)際，也就是需要按計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用將其分為嵌入式計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)具有計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以類同面目出現(xiàn)并應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)方面，其典型產(chǎn)品為PC；而嵌入式計(jì)算機(jī)則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和式智能平臺(tái)，簡(jiǎn)稱EIP。未來幾年內(nèi)，隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，由于EIP將三者完美結(jié)合的特性，必將獲得廣闊的發(fā)展空間。例如：在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)，美國(guó)已開始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，數(shù)字音頻廣播(DAB)進(jìn)入商品化試播階段，歐洲的DVB(數(shù)字電視廣播)技術(shù)也已向全球大多數(shù)國(guó)家推廣。在個(gè)人領(lǐng)域中，作為個(gè)人商用的移動(dòng)數(shù)據(jù)處理和通訊設(shè)備所必需的手寫文字輸入、語音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像等功能由于依賴嵌入式設(shè)備具有強(qiáng)大親和力的自然人機(jī)交互界面，也離不開EIP技術(shù)[8]。

總 結(jié)

嵌入式技術(shù)的誕生和發(fā)展促進(jìn)了后PC時(shí)代的到來，嵌入式系統(tǒng)在通訊產(chǎn)品、家用電器、醫(yī)療器械、汽車制造、航空航天等領(lǐng)域的無限應(yīng)用空間已使其成為促進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的最為實(shí)用的高新技術(shù)。

嵌入式技術(shù)在家庭智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得系統(tǒng)的語音和圖像處理能力大大增強(qiáng)，根據(jù)系統(tǒng)定制的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不僅可以最大限度地利用硬件投入，而且還避免過于龐大的系統(tǒng)造成的資源浪費(fèi)。由于嵌入式系統(tǒng)一般只有一個(gè)核心處理芯片，因此系統(tǒng)的架構(gòu)更加清晰簡(jiǎn)捷。系統(tǒng)的軟件采用分層設(shè)計(jì)，不僅方便維護(hù)和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，而且大大提高了代碼的利用率，縮短了開發(fā)周期。此外，由于嵌入式技術(shù)是伴隨Internet而產(chǎn)生和發(fā)展的，因此它具有更加卓越的網(wǎng)絡(luò)性能，可以增加更多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

在當(dāng)今社會(huì)，隨著家庭智能化技術(shù)的全面快速發(fā)展，家居控制系統(tǒng)的重要意義和作用越來越凸顯在人們的面前，這也是嵌入式系統(tǒng)家居控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。因此，我們必須結(jié)合實(shí)際，堅(jiān)持以先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和通信技術(shù)為前提與基礎(chǔ)，盡力做到以嵌入式系統(tǒng)為技術(shù)核心，不斷優(yōu)化家居控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，保證其功能全面、性能穩(wěn)定、耗能低下等特征，促進(jìn)其全面快速健康發(fā)展，更好地為人們提供方便快捷的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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[4]魏振春，韓江洪，張建軍等.智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2005,7:751-754。

[5]肖建華，智能家居系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)站設(shè)計(jì)[J]，計(jì)算機(jī)工程，2005,8:206-208。

[6]王凱明.智能家居系統(tǒng)的研究[ D].西安: 西安科技大學(xué), 2005.[7]楊四海, 馬利.信息家電嵌入式系統(tǒng)選擇方案[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用, 2002(21): 66-68.[8]高小平，中國(guó)智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).低電壓器.2005,4:18-21.讀書的好處

1、行萬里路，讀萬卷書。

2、書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。

3、讀書破萬卷，下筆如有神。

4、我所學(xué)到的任何有價(jià)值的知識(shí)都是由自學(xué)中得來的?！_(dá)爾文

5、少壯不努力，老大徒悲傷。

6、黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲。——顏真卿

7、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。

8、讀書要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不學(xué)、不知義。

10、一日無書，百事荒廢?！悏?/p>

11、書是人類進(jìn)步的階梯。

12、一日不讀口生，一日不寫手生。

13、我撲在書上，就像饑餓的人撲在面包上。——高爾基

14、書到用時(shí)方恨少、事非經(jīng)過不知難?！懹?/p>

15、讀一本好書，就如同和一個(gè)高尚的人在交談——歌德

16、讀一切好書，就是和許多高尚的人談話?！芽▋?/p>

17、學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)不晚?！郀柣?/p>

18、少而好學(xué)，如日出之陽；壯而好學(xué)，如日中之光；志而好學(xué)，如炳燭之光?！?jiǎng)⑾?/p>

19、學(xué)而不思則惘，思而不學(xué)則殆?！鬃?/p>

20、讀書給人以快樂、給人以光彩、給人以才干?！喔?/p>

第四篇：基于ARM的嵌入式智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).

摘要

科技改變生活，科技為人類帶來了更舒適更方便的解決方案，智能家居是現(xiàn)代化科技的體現(xiàn)，智能家居也正是在應(yīng)人們需求下而產(chǎn)生的。

本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。整個(gè)硬件控制系統(tǒng)有以下模塊：控制主機(jī)STM32F103VET6、無線短信收發(fā)模塊GPRS(遠(yuǎn)程監(jiān)控的主要模塊)、用于顯示的LCD1602液晶顯示屏(顯示測(cè)量出來的溫濕度值)、測(cè)量外部環(huán)境溫濕度的溫濕度傳感器DHT11，異步電機(jī)28BYJ-48(模擬控制窗簾收放用到的控制器)、蜂鳴器(報(bào)警用)、LED燈(模擬室內(nèi)各種燈)、繼電器(模擬室內(nèi)各種電器的控制開關(guān))。

溫濕度傳感器測(cè)量出來的溫濕度數(shù)值通過LCD1602來顯示，當(dāng)超過設(shè)定的閾值將通過GPRS模塊發(fā)送警報(bào)短信到指定的手機(jī)上，同時(shí)也可以由手機(jī)發(fā)送特定短信到GPRS上控制LED燈的亮滅、控制28BJY-48步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、讀取當(dāng)前室內(nèi)的溫濕度并發(fā)送回手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的。關(guān)鍵詞 智能家居；遠(yuǎn)程監(jiān)控；GPRS；ARM Abstract Technology has changed life, science and technology has brought to mankind more comfortable and more convenient solution, smart home is a manifestation of modern technology, smart home is also in demand should be generated by people.The content of this thesis is to design a remote monitoring system of smart home based on ARM.The entire hardware control system has the following modules: the host controller STM32F103VET6, wireless SMS transceiver module GPRS(the main module of the remote monitoring), LCD display(to display the temperature and humidity measured values), temperature and humidity sensor,DHT11, be used to measure the external environment temperature and humidity, asynchronous motor 28BYJ-48(analog controller curtain used), a buzzer(alarm), LED light(simulated indoor lamps), a relay(control switch simulation of indoor each kind of electric appliance).The temperature and humidity value measured by the temperature and humidity sensor and displayed by LCD1602, when more than a set threshold an alarm SMS will be sent by GPRS module to the designated mobile phone, but also can be caused by the mobile phone to send a specific message to the GPRS to control LED light, 28BJY-48 stepper motor reversible, read the current indoor temperature and humidity and sent back to the mobile phone.Keywords smart home;remote monitoring;GPRS;ARM II

目 錄

摘要.......................................................................................................................I Abstract...............................................................................................................II 第1章 緒論........................................................................................................1 1.1 課題背景..................................................................................................1 1.2國(guó)外的發(fā)展動(dòng)態(tài).......................................................................................1 1.3 國(guó)內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài)......................................................................................2 1.4 本文各章主要安排..................................................................................2 第2章 各個(gè)硬件模塊的說明............................................................................3 2.1 主控模塊..................................................................................................3 2.1.1 STM32的系統(tǒng)架構(gòu)............................................................................3 2.1.2 STM32F103VET6的內(nèi)部資源..........................................................4 2.2短信收發(fā)模塊GPRS................................................................................7 2.3溫濕度測(cè)量模塊.......................................................................................8 2.3.1 DHT11的引腳說明............................................................................8 2.3.2 DHT11的工作原理............................................................................9 2.4 溫濕度液晶顯示模塊LCD1602............................................................11 2.4.1 LCD1602的管腳說明......................................................................12 2.4.2 LCD1602的特性..............................................................................12 2.4.3 LCD1602的基本指令......................................................................12 2.5 收放窗簾模塊步進(jìn)電機(jī)28BJY-48.......................................................14 2.5.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理......................................................................14 2.5.2 步進(jìn)電機(jī)的引腳接線......................................................................14 2.6 本章小結(jié)................................................................................................15 第3章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)..................................................................................16 3.1 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)............................................................................16 3.2 STM32最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)........................................................................17 3.2.1電源的供電方案...............................................................................17 3.2.2 晶振電路..........................................................................................17 3.2.3 復(fù)位電路..........................................................................................18 III 3.2.4 串口驅(qū)動(dòng)電路...................................................................................18 3.3 步進(jìn)電機(jī)、繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì).........................................................19 3.4 本章小結(jié).................................................................................................20

第4章 軟件程序的設(shè)計(jì)...................................................................................21 4.1 主函數(shù)及TIM2中斷服務(wù)函數(shù)設(shè)計(jì)......................................................21 4.1.1 主函數(shù)及TIM2中斷服務(wù)函數(shù)程序代碼........................................21 4.1.2 主函數(shù)及TIM2中斷服務(wù)函數(shù)程序流程圖....................................23 4.2 GPRS來信中斷處理函數(shù)設(shè)計(jì)...............................................................24 來信中斷處理函數(shù)程序代碼.................................................24 4.2.2 GPRS來信中斷處理流程圖.............................................................26 4.3 GPRS的AT指令....................................................................................27 4.3.1 本設(shè)計(jì)中用到的AT指令................................................................27 4.3.2 PDU編碼...........................................................................................27 4.3.3 AT指令的使用程序設(shè)計(jì)..................................................................29 4.4本章小結(jié)..................................................................................................31 結(jié)論.....................................................................................................................32 參考文獻(xiàn).............................................................................................................33 致謝.....................................................................................................................35 附錄一 整個(gè)硬件系統(tǒng)電路圖...........................................................................36 附錄二 開題報(bào)告說明.......................................................................................37 附錄三 文獻(xiàn)綜述...............................................................................................38 附錄四 中期報(bào)告...............................................................................................39 附錄五 外文文獻(xiàn)及其翻譯...............................................................................40 附錄六 完整的程序代碼...................................................................................41 4.2.1 GPRS IV 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1 課題背景

隨著科技的提高，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平的提高，對(duì)家居環(huán)境的要求也越來越高，作為家居智能化的核心部分——智能家居控制系統(tǒng)也越發(fā)顯得重要。智能家居控制器可以為系統(tǒng)提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒?dòng)節(jié)約不必要的能耗[1]。而且在現(xiàn)在這個(gè)注重綠色環(huán)保的世界里，智能的為住戶控制好空氣的濕度、溫度等，檢查分析空氣成分，讓住戶安心入住。家居智能化控制的開發(fā)和建設(shè)是未來國(guó)家、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，智能家居產(chǎn)品也在不斷發(fā)展尋求突破，用智能的方式緩和、解決社會(huì)矛盾，這是本課題的目的及意義所在。1.2國(guó)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)

1984年，世界上第一座智能建筑在美國(guó)的康涅迪格州建成，這座意義不一般的智能建筑是對(duì)一座舊式大樓在一定程度上的改造而完成的。它只是采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)大樓的照明、空調(diào)、電梯等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并提供情報(bào)資料、語音通信、電子郵件等方面的信息服務(wù)。2000年，新加坡大約有5000戶家庭采用了這種家庭智能家居化系統(tǒng)，而與此同時(shí)，美國(guó)采用這種智能家居化系統(tǒng)的用戶已高達(dá)4萬戶。目前，在國(guó)外的家庭智能化系統(tǒng)技術(shù)己經(jīng)越來越成熟，預(yù)計(jì)今后，越來越多的新房將會(huì)安裝具有一定的“智能家居化”功能的系統(tǒng)。于此同時(shí)，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日益標(biāo)準(zhǔn)化，這些新型智能家居系統(tǒng)將會(huì)比世界首富比爾.蓋茨耗資六千萬美元的高端智能家居別墅便宜得多。

在家居智能化系統(tǒng)研發(fā)方面，美國(guó)及一些西方國(guó)家一直處于領(lǐng)先地位。近年來，以摩托羅拉公司及美國(guó)微軟公司等為首的一些國(guó)外知名企業(yè)，先后加入到智能家居系統(tǒng)的研發(fā)中。比如:摩托羅拉公司開發(fā)出來的“居所之門”、微軟公司開發(fā)出來的“夢(mèng)幻之家”、IBM公司開發(fā)出來的“家庭主任”等都以日趨成穩(wěn)的技術(shù)霸占家居市場(chǎng)。此外，亞洲國(guó)家日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó) 的領(lǐng)頭大企業(yè)也紛紛致力于家居智能化的研發(fā)，對(duì)家居市場(chǎng)更是躍躍欲試。1.3 國(guó)內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài)

1990年后，我國(guó)的智能家居化住宅小區(qū)日益興起。我國(guó)的智能家居化住宅建筑最早起于廣州、深圳和上海等沿海發(fā)達(dá)城市，并慢慢地向內(nèi)陸發(fā)展。在1997年香港回歸時(shí)，上海的中皇廣場(chǎng)在建設(shè)部“97跨世紀(jì)住宅小區(qū)案競(jìng)賽活動(dòng)”中被建設(shè)部科技委員會(huì)評(píng)為全國(guó)首家“智能住宅示范工程”，從此揭開了我國(guó)智能家居住宅小區(qū)發(fā)展的序幕。1999年，建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化辦公室、建設(shè)部勘察設(shè)計(jì)司聯(lián)合組織實(shí)施了全國(guó)住宅小區(qū)智能化技術(shù)示范工程，這也標(biāo)志著我國(guó)的智能家居進(jìn)入了一個(gè)新階段。隨著信息化技術(shù)日益普，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委領(lǐng)頭成立了家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)，同時(shí)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系研究及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)被列為了國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃。根據(jù)建設(shè)部的要求，截止今年，大中城市中50%的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化[2]。

我國(guó)的智能家居建設(shè)相對(duì)于國(guó)外起步比較晚，尚未形成一定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)各大硬、軟件企業(yè)機(jī)構(gòu)正在積極的研發(fā)更為符合市場(chǎng)的智能家居化產(chǎn)品，以解決我國(guó)當(dāng)前智能化設(shè)備使用復(fù)雜、產(chǎn)品價(jià)格昂貴及實(shí)用性差等缺點(diǎn)，而技術(shù)創(chuàng)新能力也逐漸向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏，這樣智能家居的未來值得我們期待[3-4]。1.4 本文各章主要安排

本文第二章主要介紹了智能家居控制系統(tǒng)中用到的各個(gè)硬件模塊，有主控模塊STM32F103VET6、GPRS短信收發(fā)模塊GTM900-B、溫濕度測(cè)量傳感器DHT11、液晶顯示屏LCD1602、步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48。

第三章主要介紹了硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)描述各個(gè)功能模塊電路圖的設(shè)計(jì)及其功能。

第四章主要介紹了控制系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)，主要有主函數(shù)及TIM2中斷處理函數(shù)的程序設(shè)計(jì)，GPRS來信中斷處理函數(shù)的設(shè)計(jì)以及GPRS的AT指令的PDU編碼過程。其中給出了主要程序代碼及其程序流程圖。第2章 各個(gè)硬件模塊的說明 第2章 各個(gè)硬件模塊的說明 2.1 主控模塊

本設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的主控芯片選擇的具有ARM內(nèi)核Cortex-M3的STM32F103VET6。該芯片屬于增強(qiáng)型的32位高性能微控制器，具有100引腳和高達(dá)512K字節(jié)的閃存存儲(chǔ)器。2.1.1 STM32的系統(tǒng)架構(gòu)

STM32VET6的系統(tǒng)架構(gòu)包含4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元：Cortex-M3內(nèi)核Dcode總線、系統(tǒng)總線、通用DMA1和通用DMA2；4個(gè)被動(dòng)單元：內(nèi)部閃存存儲(chǔ)器Flash、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM、FSMC和AHB到APB的橋。這些單元都是通過一個(gè)多級(jí)的AHB總線構(gòu)架相互連接的，如圖2-1所示。

ICode: 該總線將閃存指令接口與ARM的Cortex-M3內(nèi)核的指令總線相連接。指令預(yù)取在此總線上完成。

DCode: 該總線將閃存存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)接口和Cortex-M3內(nèi)核的數(shù)據(jù)總線相連接(常量加載和調(diào)試訪問)。

系統(tǒng)總線: 此總線連接Cortex-M3內(nèi)核的系統(tǒng)總線到總線矩陣，總線矩陣協(xié)調(diào)著DMA與內(nèi)核之間的訪問。

DMA總線: 此總線將DMA的AHB主控接口與總線矩陣相聯(lián)，總線矩陣協(xié)調(diào)著CPU的DCode和DMA到 內(nèi)部閃存存儲(chǔ)器Flash、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM和外設(shè)的訪問。

總線矩陣: 該矩陣協(xié)調(diào)DMA主控總線與內(nèi)核系統(tǒng)總線間的訪問與仲裁，仲裁采用輪換算法。總線矩陣包含4個(gè)驅(qū)動(dòng)部件和4個(gè)被動(dòng)部件。AHB外設(shè)通過總線矩陣與系統(tǒng)總線相連，允許DMA訪問。

AHB/APB橋(APB): 兩個(gè)AHB/APB橋在AHB和2個(gè)APB總線間提供同步連接。APB1操作速度限于36MHz，APB2操作于全速(最高72MHz)。有關(guān)連接到每個(gè)橋的不同外設(shè)的地址映射。在每一次復(fù)位以后，所有除SRAM和FLITF以外的外設(shè)都被關(guān)閉，在使用一個(gè)外設(shè)之前，必須設(shè)置寄存器RCC_AHBENR來打開該外設(shè)的時(shí)鐘 3

圖2-1 STM32系統(tǒng)架構(gòu)

2.1.2 STM32F103VET6的內(nèi)部資源

STM32F103VET6的引腳圖如圖2-2所示。

(1)內(nèi)核：ARM的32位Cortex-M3微處理器；最高達(dá)72MHZ頻率，Cortex-M3內(nèi)部的數(shù)據(jù)路徑是32位的，寄存器是32位的，存儲(chǔ)器接口也是32位的。Cortex-M3采用了哈佛結(jié)構(gòu)，擁有獨(dú)立的Dcode總線和Icode總線，可以讓數(shù)據(jù)訪問和取指并行不悖，這樣數(shù)據(jù)訪問就不再占用Icode總線，從而提升了工作性能。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)特性，Cortex-M3內(nèi)部含有好幾條總線接口，每條都為自己的應(yīng)用場(chǎng)合而優(yōu)化過，并且它們可以并行工作。第2章 各個(gè)硬件模塊的說明 圖2-2 STM32F103VET6引腳圖

(2)存儲(chǔ)器：512KB的閃存程序存儲(chǔ)器；64K字節(jié)的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 5

SRAM，它可以以字節(jié)、半字(16位)或全字(32位)訪問。(3)時(shí)鐘和電源管理：

(a)三種不同的時(shí)鐘源可被用來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)鐘(SYSCLK)：1)HSI振蕩器時(shí)鐘；2)HSE振蕩器時(shí)鐘；3)PLL時(shí)鐘。

(b)STM32的工作電壓(VDD)為2.0～3.6V，通過內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)器提供所需的1.8V電源；

(c)獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器供電和參考電壓；

(d)一個(gè)完整的上電復(fù)位(POR)和掉電復(fù)位(PDR)電路；(e)可有3種不同工作模式的電壓調(diào)節(jié)器；(f)可編程電壓監(jiān)測(cè)器(PVD)。

(4)通用和復(fù)用功能I/O(GPIO和AFIO)：5組多功能雙向5V兼容的通用I/O端口；可使用復(fù)用功能重新映射到其他一些引腳上。

(5)DMA控制器：支持定時(shí)器、ADC、SPI、IIC和USART等外設(shè)。(6)嵌套向量中斷控制器：

(a)有68個(gè)可屏蔽中斷通道(不包含16個(gè)Cortex?-M3的中斷線)；(b)16個(gè)可編程的優(yōu)先等級(jí)(使用了4位中斷優(yōu)先級(jí))；(c)低延遲的異常和中斷處理；(d)電源管理控制；

(e)系統(tǒng)控制寄存器的實(shí)現(xiàn)。

(7)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)：12位的ADC是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它有多達(dá)18個(gè)通道，可測(cè)量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源。

(8)定時(shí)器：2個(gè)高級(jí)控制定時(shí)器(TIM1、TIM8)；(a)4個(gè)通用定時(shí)器(TIM2、TIM3、TIM4、TIM5)；(b)2個(gè)基本定時(shí)器(TIM6、TIM7)；

(c)一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、兩個(gè)看門狗定時(shí)器和一個(gè)系統(tǒng)滴答定時(shí)器(Systick)。

(9)通用異步收發(fā)器(USART)：全雙工的，異步通信RZ標(biāo)準(zhǔn)格式；發(fā)送和接收共用的可編程波特率，最高達(dá)4.5Mbits/s；智能卡模擬功能。6

第五篇：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名：成 績(jī)：指導(dǎo)教師：

20090612 2009112107 侯金鐘 武俊鵬、劉書勇 1.實(shí)驗(yàn)一

1.1 實(shí)驗(yàn)名稱

嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)環(huán)境

1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．熟悉UP-net3000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2.超級(jí)終端設(shè)置及BIOS 功能使用。

1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

熟悉UP-net3000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件電路和外設(shè)，ARM JTAG的安裝和使用，利用超級(jí)終端檢驗(yàn)外設(shè)的工作狀態(tài)。

1.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟

１．建立工程

（1）運(yùn)行ARM SDT 2.5 集成開發(fā)環(huán)境（ARM Project Manager）.（2）在新建的工程中，如圖1A-2 所示，選中工程樹的“根部”。

（3）因?yàn)殚_發(fā)板上的嵌入式處理器ARM7TDMI 沒有浮點(diǎn)處理器，所以，如圖1A-3 所

示，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置Floating Point Processor 為none，并保持其他的設(shè)置不變。（4）選中工程樹的“根部”，通過菜單Project | Tool Configuration for work1.apj | asmlink | Set，對(duì)整個(gè)工程的連接方式進(jìn)行設(shè)置。（5）在彈出的對(duì)話框中，選中Entry and Base 標(biāo)簽，如圖1A-4 所示，設(shè)置連接的Read-Only（只讀）和Read-Write（讀寫）地址。

（6）選擇Linker Configuration 的ImageLayout 標(biāo)簽，（7）選擇Project | Edit Project Tamplete 菜單，彈出Project Template Editor 對(duì)話框。

（8）選擇Project | Edit Variables for work1.apj，彈出Edit Variables for work1.apj 對(duì)話框。

2．進(jìn)行程序的在線仿真、調(diào)試

1.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析

熟悉UP-net3000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件電路和外設(shè)，安裝了ARM JTAG，利用超級(jí)終端檢驗(yàn)了外設(shè)的工作狀態(tài)。

1.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

軟件安裝成功，結(jié)果顯示正常。

1.8 心得體會(huì)

通過此次試驗(yàn)，我對(duì)ARM的環(huán)境的功能有一定的了解與完善。對(duì)試驗(yàn)臺(tái)有了基本的認(rèn)識(shí)與使用。

2.實(shí)驗(yàn)二

2.1 實(shí)驗(yàn)名稱

嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境

2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉ADS1.2 開發(fā)環(huán)境，學(xué)會(huì)ARM 仿真器的使用。

2.使用ADS 編譯、下載、調(diào)試并跟蹤一段已有的程序，了解嵌入式開發(fā)的基本思想和過程。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

2.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

本次實(shí)驗(yàn)使用ADS 集成開發(fā)環(huán)境。新建一個(gè)簡(jiǎn)單的工程文件，并編譯這個(gè)工程文件。學(xué)習(xí)ARM 仿真器的使用和開發(fā)環(huán)境的設(shè)置。下載已經(jīng)編譯好的文件到嵌入式控制器中運(yùn)行。學(xué)會(huì)在程序中設(shè)置斷點(diǎn)，觀察系統(tǒng)內(nèi)存和變量。

2.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟

（1）運(yùn)行ADS1.2 集成開發(fā)環(huán)境（CodeWarrior for ARM Developer Suite）。

（2）在新建的工程中，選擇Debug 版本，使用Edit | Debug Settings菜單對(duì)Debug 版本進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。（3）在Debug Settings 對(duì)話框中選擇Target Settings 項(xiàng)。在Post-linker一欄中選擇ARM from ELF。

（4）在Debug Settings 對(duì)話框中選擇ARM Linker 項(xiàng)

（5）在第四步中如果選擇簡(jiǎn)單的地址連接設(shè)置，在Debug Settings 對(duì)話框中選擇ARM Linker 項(xiàng)

（6）回到的工程窗口中，選擇Release 版本，使用Edit | Release Settings 菜單對(duì)Release 版本進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。（7）參照第（3）、（4）、（5）、（6）步在Release Settings 對(duì)話框中設(shè)置Release版本的Post-linker、連接地址范圍、入口模塊和輸出文件。（8）回到如圖1B-3 所示的工程窗口中，選擇Targets 選項(xiàng)卡，如圖1B-11 所示。選中DebugRel 版本，按Del 鍵將其刪除。DebugRel 子樹是一個(gè)折衷版本，通常用不到，所以在這里刪除。

2.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析

1）回到工程窗口選中Debug 版本，執(zhí)行菜單Project | Make 對(duì)工程進(jìn)行編譯連接。（2）在ADS 中執(zhí)行菜單Project | Debug 啟動(dòng)ADS1.2 的調(diào)試工具AXD。（3）在AXD 中執(zhí)行菜單Options | Configure Target 對(duì)AXD 進(jìn)行設(shè)置。（4）點(diǎn)Select 按鈕選擇遠(yuǎn)程連接為ARM ethernet driver，點(diǎn)Configure 按鈕輸入仿真器的IP 地址。

（5）等待程序裝載完畢以后，通過Execute | Go 菜單以及Execute | Stop（或者工具欄中的相應(yīng)按鈕）運(yùn)行或暫停程序。程序暫停后在窗口中將顯示出程序暫停的位置。（6）通過Execute | Step 菜單（或者工具欄中的相應(yīng)按鈕）可以單步運(yùn)行程序。

（7）程序停止后可以通過Processor Views | Sources 菜單查看源文件，并可在適當(dāng)位置按F9 設(shè)置端點(diǎn)。

（8）使用在Processor View 菜單下的Registers、Variables 和Memory 命令可以查看工作寄存器或者內(nèi)存變量。讀者可以逐一地嘗試，為以后調(diào)試程序打下基礎(chǔ)。

2.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

超級(jí)終端輸出“Hello World!”。

2.8 心得體會(huì)

基本了解了ADS1.2的配置條件，學(xué)會(huì)了ARM仿真器的使用方法。

3.實(shí)驗(yàn)三

3.1 實(shí)驗(yàn)名稱

鍵盤及LED實(shí)驗(yàn)

3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．學(xué)習(xí)鍵盤及LED 驅(qū)動(dòng)原理。

2．掌握ZLG7289芯片串行接口的使用方法，用ZLG7289芯片驅(qū)動(dòng)17鍵的鍵盤和8個(gè)共陰極LED。

3.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

3.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

通過ZLG7289芯片驅(qū)動(dòng)17鍵的鍵盤和8個(gè)共陰極LED，將按鍵值在LED上顯示出來。要求從右至左循環(huán)顯示至少四位數(shù)字。

基本功能實(shí)現(xiàn)之后可考慮實(shí)現(xiàn)從左至右顯示四位及四位以上數(shù)字（最大八位），并可設(shè)置清零鍵等擴(kuò)展功能。

3.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟

利用所給的基礎(chǔ)代碼進(jìn)行調(diào)試，觀察輸出結(jié)果，結(jié)合指導(dǎo)書和教材掌握基本原理和源代碼的編寫方式。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)函數(shù)流程，并反復(fù)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)功能。1．新建工程，將“Exp3 鍵盤及LED 驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”中的文件添加到工程。2．定義ZLG7289 寄存器（ZLG7289.h）

#define ZLG7289_CS(0x20)//GPB5 #define ZLG7289_KEY(0x10)//GPG4 #define ZLG7289_ENABLE()do{ZLG7289SIOBand=rSBRDR;ZLG7289SIOCtrl=rSIOCON;rSIOCON=0x31;rSBRDR=0xff;rPDATB&=(~ZLG7289_CS);}while(0)#define ZLG7289_DISABLE()do{rPDATB|=ZLG7289_CS;rSBRDR=ZLG7289SIOBand;rSIOCON=ZLG7289SIOCtrl;}while(0)3.編寫ZLG7289 驅(qū)動(dòng)函數(shù)（ZLG7289.c）4．定義鍵盤映射表：（Keyboard16.c）

unsigned char KeyBoard_Map[]= {4,8,11,0,0,0,0,0,5,9,12,15,1,0,0,0,6,10,13,16,2,3,0,0,7,0,14,0,0,0,0,0,0 ,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};//64 鍵值映射表，通過查找鍵盤映射表來確定鍵盤掃描碼對(duì)應(yīng)的按鍵值。

5．定義鍵值讀取函數(shù)。（Keyboard16.c）6．編寫主函數(shù)，將按鍵值在數(shù)碼管上顯示。

3.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析

利用鍵盤驅(qū)動(dòng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)基本數(shù)字輸入，然后利用循環(huán)左移函數(shù)實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字做一樣功能，并通過改變函數(shù)中相應(yīng)delay的值來消除鍵盤按鍵帶來的抖動(dòng)。

3.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

按鍵值可以在LED上顯示出來。要求從右至左循環(huán)顯示八位數(shù)字，同時(shí)可以復(fù)位清零。達(dá)到實(shí)驗(yàn)的效果。

3.8 心得體會(huì)

通過本次實(shí)驗(yàn)，我了解了LED的顯示屏幕的數(shù)字的移位功能，這個(gè)功能不止可以用一個(gè)方法實(shí)現(xiàn)，而循環(huán)左移是其中比較巧妙且省力的一種，在遇到類似情況的時(shí)候，可以優(yōu)先考慮能不能利用到文件中已經(jīng)存在的函數(shù)，這樣可以不必自己編寫函數(shù)，省時(shí)省力。是一種可靠的方法。4.實(shí)驗(yàn)四

4.1 實(shí)驗(yàn)名稱

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制及中斷實(shí)驗(yàn)

4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．熟悉ARM本身自帶的六路即三對(duì)PWM，掌握相應(yīng)寄存器的配置。

2．編程實(shí)現(xiàn)ARM系統(tǒng)的PWM輸出和I/O輸出，前者用于控制直流電機(jī)，后者用于控制步進(jìn)電機(jī)。

3.了解直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的工作原理，學(xué)會(huì)用軟件的方法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配，即用軟件的方法代替硬件的脈沖分配器。

4.了解44B0處理器上中斷的應(yīng)用。5.學(xué)習(xí)在44B0處理器上中斷的應(yīng)用。

6.進(jìn)一步熟悉平臺(tái)外圍硬件及其驅(qū)動(dòng)程序的編寫。

4.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

4.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

1．學(xué)習(xí)步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)的工作原理，了解實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于系統(tǒng)的軟件和硬件要求。學(xué)習(xí)ARM 知識(shí)，掌握 PWM 的生成方法，同時(shí)也要掌握 I/O的控制方法。

2．編程實(shí)現(xiàn)ARM芯片的一對(duì)PWM輸出用于控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過A/D旋鈕控制其轉(zhuǎn)動(dòng)方式。

3．編程實(shí)現(xiàn)ARM的四路I/O通道，實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配用于控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過A/D旋鈕控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角。

4．通過鍵盤控制直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的切換。5．設(shè)置并啟動(dòng)定時(shí)器。

6．設(shè)置中斷，編寫定時(shí)器中斷服務(wù)程序，對(duì)中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)并在LED上顯示結(jié)果。

4.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟

1．添加并打開工程。

2．進(jìn)行直流電機(jī)初始化設(shè)置和代碼編寫。3．進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)初始化設(shè)置和代碼編寫。

4．對(duì)Timer3編程，編寫定時(shí)器中斷服務(wù)程序，完成對(duì)中斷次數(shù)的計(jì)數(shù)。5．編寫LED計(jì)數(shù)顯示函數(shù)，使LED能正確計(jì)數(shù)并顯示0-9999。6．編寫中斷初始化函數(shù)和中斷響應(yīng)函數(shù)。7．終端下載測(cè)試。

4.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析 1．對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行編程和測(cè)試，掌握轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的設(shè)定方法。

2．對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行編程和測(cè)試，掌握ARM的四路I/O通道，實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配用于控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過A/D旋鈕控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角。

3．對(duì)主函數(shù)進(jìn)行編程，用鍵盤響應(yīng)直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的切換控制。

4．掌握中斷相關(guān)語句的應(yīng)用，弄清定義的中斷向量、中斷向量號(hào)，編寫中斷響應(yīng)函數(shù)，并完成中斷響應(yīng)控制。

4.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的基本設(shè)置和控制，可以通過鍵盤控制電機(jī)之間的切換。完成了中斷的響應(yīng)和定時(shí)中斷。當(dāng)對(duì)其中一個(gè)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就可以由直流電機(jī)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)換，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的效果。

4.8 心得體會(huì)

通過本次實(shí)驗(yàn)，我了解了直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的工作原理，同時(shí)也知曉了電機(jī)間的轉(zhuǎn)換過程，了解其中的道理內(nèi)涵，熟悉了ARM自帶的A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理及編程方法，了解了中斷的意義和實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單了中斷處理程序。同時(shí)我也收獲了很多關(guān)于ARM處理機(jī)的相關(guān)知識(shí)。

5.實(shí)驗(yàn)五

5.1 實(shí)驗(yàn)名稱

觸摸屏驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)

5.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解觸摸屏的基本概念與原理。

2．理解觸摸屏與LCD的關(guān)系。3.編程實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏的控制。

4.熟悉用 ARM 內(nèi)置的 LCD控制器驅(qū)動(dòng) LCD。

5.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

5.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

1．了解觸摸屏基本原理，理解對(duì)觸摸屏進(jìn)行輸出標(biāo)定、與LCD顯示器配合的過程。2．通過編程實(shí)現(xiàn)觸摸兩點(diǎn)自動(dòng)在兩點(diǎn)間劃直線。3．通過編程實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上動(dòng)態(tài)畫出曲線。5.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟

1．添加并打開工程。

2．在頭文件中定義宏和常量及驅(qū)動(dòng)函數(shù)。

#define ADS7843_CTRL_START 0x80 #define ADS7843_GET_X 0x50 #define ADS7843_GET_Y 0x10 #define ADS7843_CTRL_12MODE 0x0 #define ADS7843_CTRL_8MODE 0x8 #define ADS7843_CTRL_SER 0x4 #define ADS7843_CTRL_DFR 0x0 #define ADS7843_CTRL_DISPWD 0x3 // Disable power down #define ADS7843_CTRL_ENPWD 0x0 // enable power down #define ADS7843_PIN_CS(1<<6)//GPF6 #define ADS7843_PIN_PEN(1<<5)//GPG5 /////////觸摸屏動(dòng)作//////// #define TCHSCR_ACTION_NULL 0 #define TCHSCR_ACTION_CLICK 1 //觸摸屏單擊 #define TCHSCR_ACTION_DBCLICK 2 //觸摸屏雙擊 #define TCHSCR_ACTION_DOWN 3 //觸摸屏按下 #define TCHSCR_ACTION_UP 4 //觸摸屏抬起 #define TCHSCR_ACTION_MOVE 5 //觸摸屏移動(dòng)

#define TCHSCR_IsPenNotDown()(rPDATG&ADS7843_PIN_PEN)(ADS7843_CTRL_START|ADS7843_GET_X|ADS7843_CTRL_12MODE |ADS7843_CTRL_DFR|ADS7843_CTRL_ENPWD)//采樣x 軸電壓值，數(shù)據(jù)為12 位，參考電壓輸入模式為差分模式，允許省電模式

#defineADS7843_CMD_Y(ADS7843_CTRL_START|ADS7843_GET_Y|ADS7843_CTRL_12MODE |ADS7843_CTRL_DFR|ADS7843_CTRL_ENPWD)int TchScr_Xmax=1840,TchScr_Xmin=176, TchScr_Ymax=195,TchScr_Ymin=1910;//觸摸屏返回電壓值范圍 #defineADS7843_CMD_X 3．校準(zhǔn)觸摸屏坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

4．實(shí)現(xiàn)觸屏取點(diǎn)并顯示功能。

將觸摸動(dòng)作及觸摸點(diǎn)坐標(biāo)在超級(jí)終端上顯示出來。5．實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間自動(dòng)劃線功能。6．實(shí)現(xiàn)觸摸屏動(dòng)態(tài)劃線功能。

可以使用TchScr_GetScrXY()函數(shù)（第三個(gè)參數(shù)為0）來獲得液晶屏的x、y 方向的電壓

范圍，分別點(diǎn)觸摸屏有效面積的左上角和右下角，得到下列參數(shù)：

TchScr_Xmax=1840;TchScr_Xmin=176;TchScr_Ymax=195;TchScr_Ymin=1910;//此數(shù)值僅供參考，請(qǐng)以實(shí)際校對(duì)為準(zhǔn)

5.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析 1．在定義觸屏響應(yīng)功能的函數(shù)中對(duì)點(diǎn)擊觸屏進(jìn)行響應(yīng)函數(shù)的修改，在其中添加修改點(diǎn)顏色的函數(shù)，修改得到的觸摸點(diǎn)的顏色，并顯示在LCD上。

2．獲取第一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)并儲(chǔ)存，獲取第二個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)并儲(chǔ)存，由編寫的劃線函數(shù)取得儲(chǔ)存的兩點(diǎn)間直線上所有點(diǎn)的坐標(biāo)，并對(duì)其改變顏色，顯示在LCD上，即完成劃直線功能。

3．將劃線函數(shù)應(yīng)用到響應(yīng)觸屏移動(dòng)消息的函數(shù)下，即可對(duì)連續(xù)獲得的觸摸坐標(biāo)進(jìn)行連續(xù)的畫短直線，連接成曲線，完成動(dòng)態(tài)劃線功能。

5.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

了解了觸摸屏響應(yīng)動(dòng)作消息的函數(shù)的工作原理，通過修改實(shí)現(xiàn)了觸摸屏響應(yīng)不同動(dòng)作進(jìn)行畫點(diǎn)、劃線、動(dòng)態(tài)劃線的功能。驗(yàn)證觸摸屏的靈敏度的實(shí)驗(yàn)。

5.8 心得體會(huì)

通過這次實(shí)驗(yàn)，我基本掌握了通過編程驅(qū)動(dòng)觸摸屏以及觸摸屏響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了觸摸屏對(duì)不同動(dòng)作消息的響應(yīng)。同時(shí)也知曉了在觸摸屏上的描點(diǎn)畫線的實(shí)現(xiàn)，但是由于不知名的原因，描點(diǎn)畫線的誤差較大，位置偏差較大，同時(shí)觸摸屏有時(shí)會(huì)不靈敏，出現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象，但是由于我們的辛勤鉆研，最終克服了這個(gè)困難，實(shí)現(xiàn)了最后的觸摸屏的實(shí)現(xiàn)。

6.實(shí)驗(yàn)六

6.1 實(shí)驗(yàn)名稱

UCOS-Ⅱ在ARM微處理器上的裁剪

6.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解UCOS-Ⅱ內(nèi)核的主要結(jié)構(gòu)。

2.掌握UCOS-Ⅱ裁剪的基本原理與嵌入式編程實(shí)現(xiàn)方法。3.學(xué)習(xí)如何根據(jù)具體情況對(duì)UCOS-Ⅱ操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪。

4．通過對(duì)UCOS-Ⅱ配置文件(OS_CFG.H)中相關(guān)的配置常量進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)UCOS-Ⅱ的裁剪。

6.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

6.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

對(duì)UCOS-Ⅱ內(nèi)核進(jìn)行裁剪并移植到ARM7微處理器上。

6.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟 1.按照要求，載入STARTUP目錄下文件，完成系統(tǒng)初始化、環(huán)境配置。2.載入U(xiǎn)COS-Ⅱ的全部源碼，與處理器架構(gòu)相關(guān)的文件位于arch目錄下。3.在os_cpu.h中編寫與處理器和編譯器相關(guān)的代碼。

4.編寫os_cpu_c.c等6個(gè)與操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)。5.編寫os_cpu.asm等4個(gè)與處理器相關(guān)的函數(shù)。

6.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析

按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，得到了需要的系統(tǒng)。

6.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

按照要求進(jìn)行了裁剪，得到了滿足需要又緊湊的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。

6.8 心得體會(huì)

通過本次實(shí)驗(yàn)，我了解了UCOS-Ⅱ內(nèi)核的主要結(jié)構(gòu)，掌握UCOS-Ⅱ裁剪的基本原理與嵌入式編程實(shí)現(xiàn)方法，學(xué)會(huì)了如何根據(jù)具體情況對(duì)UCOS-Ⅱ操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪。

7.實(shí)驗(yàn)七

7.1 實(shí)驗(yàn)名稱

UCOS-Ⅱ在ARM微處理器上的移植和編譯

7.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解UCOS-Ⅱ內(nèi)核的主要結(jié)構(gòu)。

2.掌握將UCOS-Ⅱ內(nèi)核移植到ARM7處理器上的基本方法。

7.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

7.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

1.將UCOS-Ⅱ內(nèi)核進(jìn)行移植到ARM7微處理器上。

2.編寫兩個(gè)簡(jiǎn)單任務(wù)，在超級(jí)終端上觀察兩個(gè)任務(wù)的切換。

7.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟

1．該實(shí)驗(yàn)的文件分為兩類，其一是 STARTUP 目錄下的系統(tǒng)初始化、配置等文件，其二是 UCOS-Ⅱ的全部源碼，arch 目錄下的 3 個(gè)文件是和處理器架構(gòu)相關(guān)的。

2.設(shè)置 os_cpu.h 中與處理器和編譯器相關(guān)的代碼。

3.用 C 語言編寫 6 個(gè)操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU_C.C）。4.用匯編語言編寫 4 個(gè)與處理器相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU.ASM）。5.編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的多任務(wù)程序來測(cè)試一下移植是否成功。6.編譯并下載移植后的 UCOS-Ⅱ。

7.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析

1.按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，將μC/OS-II 內(nèi)核移植到了ARM7 微處理器上。2編寫了兩個(gè)簡(jiǎn)單任務(wù)，在超級(jí)終端上觀察兩個(gè)任務(wù)的切換。

7.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

將μC/OS-II 內(nèi)核順利移植到了ARM7 微處理器上。

7.8 心得體會(huì)

通過本次實(shí)驗(yàn)，使我更加了解了μC/OS-II 內(nèi)核的主要結(jié)構(gòu)，掌握了ARM的C語言和匯編語言的編程方法，了解了ARM7處理器結(jié)構(gòu)，掌握了將μC/OS-II 內(nèi)核移植到ARM 7 處理器上的基本原理與嵌入式編程實(shí)現(xiàn)方法。

8.實(shí)驗(yàn)八

8.1 實(shí)驗(yàn)名稱

綜合實(shí)驗(yàn)

8.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

對(duì)前七次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，應(yīng)用之前所學(xué)的知識(shí)，將前幾次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合起來，完成鍵盤，LED，觸摸屏，直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)各種功能的組合。實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為全面的功能結(jié)構(gòu)。

8.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺(tái)、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 機(jī)Pentium100 以 上、串口線。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng)win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成開發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。

8.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

對(duì)前七次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，應(yīng)用之前所學(xué)的知識(shí)，完成自擬的嵌入式系統(tǒng)，要求綜合前期基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的各種功能。

8.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟

1．添加并打開工程。2．進(jìn)行LCD設(shè)計(jì)，在LCD顯示屏輸出文本。

3．進(jìn)行LED及鍵盤設(shè)計(jì)，完成LED輸出顯示功能和鍵盤輸入功能。4．進(jìn)行電機(jī)控制設(shè)計(jì)，完成鍵盤控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)功能。5．進(jìn)行中斷設(shè)計(jì)，完成定時(shí)中斷功能。

6．進(jìn)行觸摸屏設(shè)計(jì)，完成觸摸屏感應(yīng)和劃線功能。7．進(jìn)行裁剪和移植功能設(shè)計(jì)和完成。

8.6 實(shí)驗(yàn)過程與分析

1．完成LCD顯示功能，在LCD顯示屏上輸出文本：“Hello World！”。2．進(jìn)入界面觸屏控制選擇功能，實(shí)現(xiàn)觸屏選擇功能。

3．自定義四種種功能，第一為電機(jī)控制，從鍵盤讀取命令，并將功能編號(hào)顯示在LED上，LED顯示的是計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)按鈕完成電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制選擇。

4．第三種功能為劃線，功能編號(hào)顯示在LED高四位上，同時(shí)LCD屏幕清屏，為劃線功能做準(zhǔn)備，可以實(shí)現(xiàn)劃線功能。

5．第四種功能為定時(shí)中斷，當(dāng)由鍵盤控制時(shí)，LED顯示數(shù)值清零，實(shí)現(xiàn)了中斷。6．實(shí)現(xiàn)裁剪與移植功能。

8.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

完成了各種基本功能，并通過自擬的系統(tǒng)將各種功能整合起來，完成了一個(gè)小的嵌入式系統(tǒng)，對(duì)前七次的功能有了更深入的了解。通過LED的計(jì)數(shù)，當(dāng)在計(jì)數(shù)值在前30秒之內(nèi)，由鍵盤控制LED的數(shù)值及顯示，按鍵盤上的某一個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED上的數(shù)值清零，后30秒由觸摸屏控制清零，并且在前30秒之內(nèi)，旋轉(zhuǎn)按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且到步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)換。

8.8 心得體會(huì)

通過這次實(shí)驗(yàn)，我更加深刻地掌握了前幾次實(shí)驗(yàn)中的基本功能的實(shí)現(xiàn)方法，并且把幾種功能聯(lián)合在一起，實(shí)現(xiàn)一些功能，把LED 顯示屏，LCD觸摸屏，鍵盤，直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等等設(shè)備聯(lián)合在一起，對(duì)該實(shí)驗(yàn)有一定的幫助與提高，而我和我的隊(duì)友也對(duì)嵌入式系統(tǒng)有了更深入的了解，在此期間，也學(xué)習(xí)了關(guān)于ARM處理器的開發(fā)與實(shí)踐，了解了關(guān)于手機(jī)的嵌入式設(shè)備的產(chǎn)生過程，我也深深的對(duì)此充滿了興趣，對(duì)未來的嵌入式課程設(shè)計(jì)奠定了深厚的基礎(chǔ)，可是令我遺憾的是，我和隊(duì)員的水平所限，沒有完成中斷優(yōu)先級(jí)的控制。本來想完成更多的功能，可是最后由于時(shí)間緊迫，也有一些其他的事情來分神分心，所以就只能完成這些，但是在未來的幾周內(nèi)，嵌入式課程設(shè)計(jì)也給了我們很大的空間去做未完成的事情。我相信我們會(huì)做的更加完美，功能更強(qiáng)大，用于未來的生活中去實(shí)踐。