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1、管理信息化物联网 Android 智能家居详 细设计 52 管理信息化物联网 Android 智能家居详 细设计 52 管理信息化物联网Android 智能家居详细设计 52 管理信息化物联网Android 智能家居详细设计 52 基于 Android 的智能家居 三个火枪手 2013 年 5 月 目录目录 第 1 章项目概述 1 1.1 项目背景 1 1.2 术语定义 2 第 2 章技术方案 3 2.1 系统描述 3 2.2 功能描述 3 2.3 项目功能图 4 2.4 所涉及的系统、工具 4 第 3 章前端数据中心（A8）总体设计 5 3.1 程序设计流程图 5 3.2 线程定义 5 3.
2、3 所用类定义 6 第 4 章前端 A8 模块设计 7 4.1A8-ANDROID APPLICATION层设计 7 4.1.1 数据流分析 7 4.1.2Application 层详细设计与实现 9 4.2A8-数据传递架构模块 16 4.2.1 层次接口表 16 4.2.2HAL 层 17 4.2.3JNI 层 19 4.2.4Framework 层 20 4.2.5 整体流程 21 4.2.6 关键代码分析 22 4.3 传输协议模块设计 32 4.3.1A8 接收数据格式 32 4.3.2M0 接收命令数据结构 33 第 5 章终端 M0 模块设计 35 5.1 终端设备方案描述 35
3、 5.2 终端设备工作流程 35 5.3 功能模块描述 36 5.3.1 温湿度传感器 DHT1036 5.3.2ZigBee 通信部分 37 5.3.3RFID 读卡模块 40 5.3.4IIC 接口部分 41 第 6 章系统测试 45 6.1 项目演示 45 基于 Android 的智能家居 AcE team 第 1 页 共 51 页 第 1 章 项目概述第 1 章 项目概述 1.1项目背景1.1项目背景 随着社会电子信息化的不断发展，人们在家居中使用的电器越来越多，由此 带来的安全隐患也有了明显的增多。在这些电器中一旦出现一些异常，便会给人 们带来很大的损失。为了降低电器的不合理使用带来
4、的异常情况，就要求在异常 发生时用户能及时得到信息，并通过实时监控采取一定的操作排除异常。因此， 远程监控系统的作用是非常巨大的。 90 年代末，随着多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展， 数字视频监控系统迅速崛起，现今市场上由两种数字视频监控系统类型，一种是 以数字录像设备为核心的视频监控系统， 另一种是以嵌入式视频 web 服务器为核 心的视频监控系统。以数字录像设备为核心的视频监控系统采用 PC 机作为多媒 体监控主机，综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等众多的功能，使系统结构 大为简化，采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监控不受距离限制，采用 大容量磁盘阵列存盘器或光盘
5、存储器，可以节省大量的磁盘介质，同时有利于系 统实现多媒体信息查询。但随着基于 PC 机的视频监控录像系统的发展，在实际 使用过程中，也暴露出一些不足，主要是系统工作的不稳定性。 以嵌入式视频 web 服务器为核心的视频监控系统， 采用嵌入式实时多任务操 作系统。摄像头采集到的图片信息经过压缩，通过内部总线送到内置的 web 服务 器，网络上的用户可以直接用浏览器观看 web 服务器上的由摄像头采集的图像。 由于把图片采集和 web 功能集中到一个体积很小的设备内， 可以直接连入局域网， 用户无需安装任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。同时还具有以下优点： 布控区域广阔，嵌入式视频 web 服务
6、器监控系统 web 服务器直接连入网络， 第 2 页 共 51 页 没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域 的概念， 扩展布控的区域。 系统具有几乎无限的无缝扩展能力。 所以设备都以 IP 地址进行标示，增加设备只是意味着 IP 地址的扩充。性能稳定可靠，无需专人 管理。嵌入式 web 服务器实际上是基于嵌入式微处理器技术，采用嵌入式实时多 任务操作系统，对于用户来讲，上网进行登陆，便可对家中情况进行监控。除了 WEB 服务器实时控制之外，当前智能手机的发展趋势已经愈加明显。智能手机 （Smartphone)，是指“像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户
7、自 行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功 能进行扩充， 并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总 称” 。而当前应用在智能手机上的操作系统中 Android 操作系统占有相当大的比 例。 Android(中文名：安卓)是基于 Linux 平台开源手机操作系统名称，该平台 由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，号称是首个为移动终端打造的 真正开放和完整的移动软件。随着 Android 应用的更见广泛，了解并能使用 Android 来完成我们对智能家居的控制已经显得愈加重要。 现在监控系统发展到第三代，前端一体化、视频十字化、监控网络化、系
8、统 集成化成为视频监控系统公认的发展方向， 它以网络为依托， 以数字视频的压缩、 传输、存放和播放为核心，以智能实用的图像分析为特点，并为报警系统、门禁 系统完美的整合到一个使用平台上，引发了视频控制行业的一次技术革命。 1.2术语定义1.2术语定义 Android:Android 是一种以 Linux 为基础的开放源码操作系统，主要使用于 便携设备。 第 3 页 共 51 页 HAL：硬件抽象层。 JNI：JNI 是 JavaNativeInterface 的缩写，中文为 JAVA 本地调用。 RFID：射频识别即 RFID（RadioFrequencyIDentification）技术，又
9、称电 子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读 写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 A8:ARMCortex-A8 处理器是第一款基于 ARMv7 架构的应用处理器，并且是有 史以来 ARM 开发的性能最高、最具功率效率的处理器。 M0：Cortex-M0 处理器，是市场上现有的最小、能耗最低、最节能的 ARM 处 理器。 第 2 章 技术方案第 2 章 技术方案 2.1系统描述2.1系统描述 Android 是一个开放源码的操作系统专门为移动电话而设计的系统。 Android 手机将开辟新的应用，使家居智能化运用于普通家庭。 Andro
10、id 界面显示(Cortex_A8)来自于 Cortex_m0 模拟量， 并可对 Cortex_m0 进行控制或操作。 本系统做为裁减项目，实现了 M0 采集房间信息，通过无线方式发送到 A8 进 行监控、控制。A8 即可作为移动终端设备(如 phone、pad 等)，亦可作中央监控 服务器设备。本项目采用后者方案，即作中央监控。若需作移动设备，只需将程 序移植到移动设备上，再在中央端移植 web 服务器，移动设备登陆服务器即可查 看房屋信息。 2.2功能描述2.2功能描述 1.检测室内温度、湿度、光感、电压情况（通过 Cortex_m0 采集的信息） 。 第 4 页 共 51 页 2.通过温
11、度、湿度的情况来对应调节风扇开关（控制 Cortex_m0） 。 3.根据光敏传感器情况对应调节 led 灯亮灭（控制 Cortex_m0） 。 4.根据三轴加速度情况对应调节蜂鸣器开关（控制 Cortex_m0） 。 5.显示 Rfid 信息等功能（通过 Cortex_m0 采集） 。 2.3项目功能图2.3项目功能图 图 2.1 项目功能图图 2.1 项目功能图 2.4所涉及的系统、工具2.4所涉及的系统、工具 表 2.1 系统与工具表 2.1 系统与工具 系统名称系统名称系统版本系统版本备注备注 Linux 内核Linux3.0.8 Android 文件系统Android4.0 版本 工
12、具链arm-none-linux-gnueabi-gcc Android 程序开发Eclipse 第 3 章 前端数据中心（A8）总体设计第 3 章 前端数据中心（A8）总体设计 3.1程序设计流程图3.1程序设计流程图 图 3.1 程序设计流程图图 3.1 程序设计流程图 3.2线程定义3.2线程定义 1.SmartHomeActivity，程序主 Activity 界面，打开程序首先运行。 2.NodeInfoActivity，从界面 Activity，用来显示详细设备采集信息和控 制按键。 3.MainReadThread，读数据主线程，该线程只负责对通过 Zigbee 获取的数 据转发
13、给读进程，不进行数据操作。 4.MainHandlerThread，处理数据线程，该线程对从读进程传来的数据进行 第 5 页 共 51 页 数据校验并转发。 5.NodeWriteThread，控制线程，该线程负责处理由用户对设备的操作。 3.33.3所用类定义所用类定义 1.Data，用来存储和处理设备的采集数据。 2.NodeCmd，定义操作方法，实现对设备的读操作和控制操作。 3.NodeInfo，定义设备的所有采集信息，控制器状态和 WatchDog。 4.NodeList，使用链表存储设备信息。 5.MyUartService：提供与底层的接口，以读写串口。 第 4 章 前端 A8
14、模块设计第 4 章 前端 A8 模块设计 4.1A8-AndroidApplication 层设计4.1A8-AndroidApplication 层设计 4.1.14.1.1数据流分析数据流分析 4.1.1.1 NEWNODE，新节点加入NEWNODE，新节点加入 1. .数据处理流程图 图 4.1NEWNODE 数据流程图图 4.1NEWNODE 数据流程图 2.数据格式 NEWNODE 数据格式 数据数据格式格式 NEWNODES4FnI1 3.数据处理详细描述 Cortex-M0 开启，通过 Zigbee 发送 NEWNODE 数据给 Cortex-A8，程序通过 MainReadTh
15、read 线 程 读 取 到 数 据 ， 交 由 MainHandlerThread 线 程 处 理 。 MainHandlerThread 对 NOEWNODE 进行校验，判断是否合法，如果数据无误，通 第 6 页 共 51 页 过 发 送 Handler消 息 交 由 SmartHomeActivity主 界 面 UI线 程 ， SmartHomeActivity 判断链表是否已经存在该节点，不存在则加入链表并创建节 点。 4.1.1.2 NODEINFO，节点信息更新。NODEINFO，节点信息更新。 1.数据处理流程图 图 4.2NODEINFO 数据流程图图 4.2NODEINFO
16、数据流程图 2.数据格式 NODEINFO 数据 数据数据格式格式 NODEINFOS23FiI1T24H30L6V220X1Y1Z60 3.数据处理详细描述 Cortex-M0 开启，通过 Zigbee 发送 NEWNODE 数据给 Cortex-A8，程序通过 MainReadThread 线 程 读 取 到 数 据 ， 交 由 MainHandlerThread 线 程 处 理 。 MainHandlerThread 对 NODEINFO 进行校验，判断是否合法，如果数据无误，通 过 发 送 Handler 消 息 交 由 SmartHomeActivity 主 界 面 UI 线 程 ， SmartHomeActivity 判断链表是否已经存在该节点，存在则更新该链表信息，并 判断是否进入该节点从界面，如果进入发送 Broadcast 通知从界面更新数据。 4.1.1.3 RFID，用户登录或退出。RFID，用户登录或退出。 1.数据处理流程图 图 4.3RFID 数据流程图图 4.3RFID 数据
