智能家居系统的嵌入式软件设计

ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＷＯＲＬＤ・　ｊ　

智能家居及嵌　入式系统的应用　

中国空空导弹研究院　李贺男　

【摘要】随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对生活的便捷、舒适、安全等方面的追求逐渐提高从而诞生了智能家居系统，其利　

用计算机、嵌入式系统和通信网络技术将各种家用设备通过物联网连接一起，为人们提供智能化的生活　本文介绍了智能家居的背景和由　

来。以及嵌入式系统的相关概念。分析了若干智能家居的应用。最后讲述了智能家居的现状和对未来的希望　

【关键词】智能家居；嵌入式系统；通信技术　

１嵌入式系统　

１．１嵌入式系统概述　

嵌入式系统足一个外延广泛的名词，凡是具行嵌入式特征的计　

算机应用系统都可以称为嵌入式系统，所以很难给它一个十分准确　

的定义，　界有多种不同的关于嵌入式系统的定义。　国内嵌入式系统的定义：以计算机技术为琏础，以应用为中　

心，并且软硬件可定制，适用应用系统对功能、可靠性、成本、体　

积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。　

１．２嵌入式系统的基本组成　

嵌入式系统山硬件和软件两大类组成，其基本组成如图ｌ所示。　

图１嵌入式系统体系结构　

１　２．１嵌入式处理器　嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件层的核心，嵌入式微处理器　

将通用ＣＰＵ许多…板卡完成的任务集成在：签片内部，从而有利于嵌　

入式系统住设计时趋于小型化，工作在为特定用厂ｌ群所专用设计的　

系统　１Ｉ，提高丫系统的效率和可靠性。　１＿７＿２嵌入式外围设备　

嵌入式外围设备指存储设备、输入设备、输出设备等，是嵌入　式系统与外界交互的外围设备。在实际环境中，嵌入式硬件配置灵　

活，除嵌入式微处理器和基本外围电路外，其余都可定制。　１　２．３嵌入式操作系统　

嵌入式操作系统负责全部软、硬件资源的分配、任务调度，控　

制、协调并发　作，能够通过裁剪某些功能模块来达到系统所要求　

的特定功能。　在所有的操作系统中，Ｌｉｎｕｘ在新兴的嵌入式操作系统领域是　

‘个发展最快、心用最广泛的操作系统。从而诞生了嵌入式Ｌｉｎｕｘ　

一种基于嵌入式Linux系统的智能家居系统设计

智能家居系统是指通过现代科技手段实现对家庭环境进行自动化管理，从而为居民带来更便利、更舒适、更智能的生活体验。众所周知，嵌入式系统是实现智能家居的必要工具之一，而Linux操作系统则是嵌入式系统的常用平台。因此，本文将探讨一种基于嵌入式Linux系统的智能家居系统设计。

一、硬件架构设计

智能家居系统的硬件架构主要包括控制器、传感器和执行器。其中，控制器是系统的大脑，负责整个系统的运转、任务调度和数据处理。传感器通过感知环境变化，将这些变化转化为电信号，并传输到控制器，控制器再根据这些信息决定执行器的工作。执行器则根据控制器的指令对环境进行更改，实现对智能家居的控制。

在本文的系统设计中，控制器采用一款高性能的嵌入式Linux系统芯片。该芯片具有高性能、低功耗、小尺寸、可定制化等优点，适合嵌入式系统的设计。传感器可以根据使用场景采用不同的种类，如温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器等。执行器也可以根据使用场景选取不同的类型，如开关执行器、电机执行器、灯光执行器等。

二、软件系统设计

智能家居系统的软件系统主要包括底层驱动程序、操作系统和应用程序。底层驱动程序主要负责硬件设备的控制，如传感器数据采集、执行器控制等。操作系统则负责整个系统的运行和管理。应用程序包括和用户交互的界面和自动化决策逻辑等。 在本文的系统设计中，底层驱动程序采用Linux内核的驱动模型进行开发。操作系统则选择经过定制优化的嵌入式Linux操作系统。应用程序方面，本文选择开发自动化决策模块和界面模块。

自动化决策模块主要负责根据传感器的数据来进行自动化决策，例如温度过高时开启空调，检测到烟雾时发出警报等等。自动化决策模块采用模糊控制算法实现，该算法可以根据不确定或模糊的输入数据进行决策，适应于智能家居系统中存在的不确定性和复杂性。

界面模块主要负责和用户进行交互，包括手动控制和智能控制两种模式。手动控制模式可以让用户直接操作执行器实现对家居环境的控制。智能控制模式则根据自动化决策模块的决策结果来自动控制环境。

基于嵌入式系统的智能家居设计及应用

随着智能科技的不断发展，越来越多的人开始使用智能家居来更加方便和舒适地生活。而嵌入式系统则是智能家居的重要组成部分，它可以通过连接智能家居设备，实现自动化控制和智能化管理。本文将介绍基于嵌入式系统的智能家居设计及应用。

一、智能家居的嵌入式系统

嵌入式系统是指应用于特定目的的计算机系统，通常被嵌入到其他设备中，不能直接通过键盘和显示器等输入输出设备进行交互。在智能家居中，嵌入式系统可以控制和管理家居设备的运行。

智能家居的嵌入式系统通常由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括微处理器、存储器、传感器、执行器等，软件部分则包括操作系统、应用程序等。通过这些部件的互联和交互实现智能家居的功能。

二、智能家居的应用场景

智能家居具有多种应用场景。以下是一些常见的场景：

1. 智能照明：通过嵌入式系统控制灯光的开关、亮度和色彩等，使室内照明更加智能化和节能。

2. 安防监控：通过嵌入式系统连接监控摄像头和传感器等设备，实现对家居安全的监控和报警，提高家居安全性。

3. 智能娱乐：通过嵌入式系统连接音响、电视、投影仪等设备，实现家庭影院和多媒体娱乐功能。

4. 智能空气净化：通过嵌入式系统连接空气质量传感器和空气净化器等设备，实现智能空气净化和监测。 5. 智能家电控制：通过嵌入式系统连接家电设备，实现遥控和定时启动等功能，提高排程效率和节能。

三、智能家居的设计原则

智能家居的设计需要遵循以下原则：

1. 实用性：智能家居应该具有实用性，使用户更加方便和舒适地生活。

2. 可靠性：智能家居的嵌入式系统需要稳定可靠，保证设备的正常运行和安全性。

3. 互联性：智能家居需要实现设备之间的互联和交互，实现自动化控制和智能化管理。

4. 可扩展性：智能家居的嵌入式系统需要具有可扩展性，可以根据用户需求灵活增减设备功能。

5. 易用性：智能家居的应用程序和用户界面需要简单易用，方便用户操作和管理。

文章编号：１００１—９９４４（２０１３）０４・００３７—０４　

智能家居系统嵌入式家庭服务器设计与实现　

付蔚，刘谋黎，蔡林沁　

（重庆邮电大学自动化学院，重庆４０００６５）　

摘要：该文设计了一种基于嵌入式系统的家庭服务器，采用ＡＲＭ１１平台作为硬件控制器，　软件平台采用Ｌｉｎｕｘ操作系统、ＳＱＬｉｔｅ数据库和ＢＯＡ服务器。文中先概括性的介绍了本实验　室开发的智能家居系统和家庭服务器的硬件平台．再详细地介绍了家庭服务器设计方案。　在ＡＲ＿Ｍ－Ｌｉｎｕｘ平台上移植了ＳＱＬｉｔｅ￣库、ＢｏＡ服务器、ＣＧＩＣ库，在此基础上实现家庭服　务器网络通信、ＳＱＬｉｔｅ数据库操作、Ｗｅｂ监控功能。实现了与移动监控终端的信息交互和基　于ＡＫＭ－Ｌｉｎｕｘ的Ｗｅｂ监控。并在本实验室开发的智能家居系统成功应用。　关键词：ＳＯＬ１ｔｅ数据库；ＢＯＡ；ＡＲＩ＇４；Ｌ　ｎｕｘ　中图分类号：ＴＰ２９　文献标志码：Ａ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｈｏｍｅ　Ｓｅｒｖｅｒ　ｉｎ　Ｓｍａｒｔ　Ｈｏｍｅ　

ＦＵ　Ｗｅｉ．ＬＩＵ　ＭＯＵ一１ｉ．ＣＡＩ　Ｌｉｎ．ｑｉｎ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００６５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａ　ｈｏｍｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ｓｙｓｔｅｍ，ＡＲＭ　１　１　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｈａｒｄ—　ｗａｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄ　ｔＩｌｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｗａｓ　Ｌｉｎｕｘ，ＳＱＬｉｔｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ａｎｄ　ＢＯＡ　ｓｅｒｖｅｒ．Ｆｉｒｓｔ　ｔｅｌｌｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｈｏｍｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．Ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｉｎ－ｄｅｐｔｈ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ｓｅｒｖｅｒ．Ｔｈｅ　ＳＱＬｉｔｅ　ｄａｔａｂａｓｅ，ＢＯＡ　ｓｅｒｖｅｒ　ａｎｄ　ＣＧＩＣ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｗｅｒｅ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｄ　ｏｎ　ＡＲＭ－Ｌｉｎ￣，Ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｂａｓｉｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ｓｅｒｖｅｒ，ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＱＬｉｔｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｗｅｂ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．　Ｔｈｅ　ｈｏｍｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｏｂｉｌｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ａｎｄ　Ｗｅｂ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＲＭ一“ｎｕｘ，Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ，ｔｈｅ　ｈｏｍｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｈｏｍｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＳＱＬｉｔｅ　ｄａｔａｂａｓｅ；ＢＯＡ；ＡＲＭ；Ｌｉｎｕｘ