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1、论文摘要：本文讨论了基于Windows CE.net 5.0嵌入式操作系统，以使用Intel XScale270为CPU的ARM10嵌入式实验箱为硬件基础，以Visual Studio 2005和Delphi为软件开发平台的智能家居系统的设计与实现。通过详细的系统设计过程，开发了相应的软件程序，包括嵌入式操作系统Windows CE 5.0的定制、应用程序的界面设计、程序开发和单片机系统的底层编程。本设计融合了嵌入式系统、通讯、单片机、软件开发等学科的知识。系统测试结果表明，该系统设计基本满足要求，并有一定的功能扩展空间。 1 绪论目前，科学技术发展迅速，借助飞速发展的网络和信息技术，人们可以
2、足不出户地纵览全球。为了适应信息化的需求，科研机构将智能化的理念引入小区管理，并进一步引入家庭，从而产生了智能家居的概念。将手机通信和以太网通信技术引入智能家居的设计，恰好利用了现有的良好的通信条件，使在外的业主能及时了解家中的安全，提高业主的安全感，而且通过手机实时控制家电，提高了业主生活的舒适度。本文提出了了基于嵌入式式系统ARMM10的智能能控制平台的的设计，功能能包括了短信信控制家电，传传感器探测非非正常环境并且通过过手机短信告告知业主，以以及以太网实实时视频监控控等功能。2 系统设设计方案2.1 硬硬件总体设计计框图根据上文的的功能需要，设设计出由ARRM10为控控制核心，单单片机控
3、制的的家电控制模模块和传感器器报警模块，并并且包含GSSM通信模块块的智能家居居系统，硬件件结构框图如如图2-1所所示。SHAPE * MMERGEFFORMATT 图2-1 硬件件设计框图2.2 控控制核心选择择智能家居控控制系统采用用如图2-22所示的XSSBase2270作为开开发平台，该该平台基于IIntel高性能的PPXA2700处理器，支支持Winddows CCE和Linnux等嵌入入式操作系统统，是针对教教学和实验的的多功能实验验平台。PXA2770处理器的的最高主频可可达520MMHz，且该该处理器被加加入了Wirrelesss MXX技技术，大大的的提高了多媒媒体处理能力力
4、，而且加入入了Inteel SpeeedSteep动态电源源管理技术，在在保证CPUU性能的前提提下，最大限限度的降低设设备功耗11。XSBasse270配配置32M FLASHH ROM，664M SDDRAM，并并配备了触摸摸屏、以太网网、USB、串串口、CF/MMC、PPCMCIAA等接口。满满足了智能家家居系统控制制中心的硬件件要求。图2-2XSSBase2270实验箱箱展开图2.3家电电控制板家电控制板板采用AT889C51为为控制核心。扩扩展板的元件件布局如图22-3所示，其其上有四盏LLED分别模模拟四种家电电，三个按钮钮模拟三种传传感器。其中中四盏LEDD分别连接单单片机的P1
5、1.0、P11.1、P11.2、P11.3；三个个按钮分别连连接P2.00、P2.11、P2.22。图2-3家电电控制模块2.3.11 串行端口口电路家电控制板板采用串口与与XSBasse270实实验箱进行通通信，其采用用了经典的兼兼容RS-2232标准的的MAX2332芯片作为为串口的电平平转换芯片。电电路的连接如如图2-4所所示：图2-4家电电控制板串行行接口电路如上图所示示，家电扩展展板采用的是是常用的DBB9头作为串串口接口，其其针脚定义图图如图2-55所示：图2-5RSS-232 DB9头针针脚定义图其中2脚RRxD为接收收引脚，3脚脚TxD为发发送引脚，GGND为信号号地引脚。一一
6、般情况下普普通串口只接接这几个引脚脚；特殊的串串口，如蓝牙牙串口除接上上述的三个脚脚之外，还接接了DSR引引脚和CTSS引脚，是因因为蓝牙串口口的数据流输输出采用这两两个脚的信号号控制；而其其他引脚是跟跟MODEMM相关的。在在智能家居系系统中，家电电控制板接普普通串口，GGSM模块接接蓝牙串口。RS-2332信号相对对于信号地而而言，在正负负电平之间摆摆动。发送数数据时，发送送端输出的正正电平在+55V到+155V之间，负负电平在-55V和-155V之间。无无数据传输时时，线上为TTTL电平。接接收器典型的的工作电平在在+3V+12V与-3V-112V。由于于发送电平和和接收电平的的差仅为2
7、3V左右，所所以其共模抑抑制能力差，加加上双绞线的的分布电容，信信号传输距离离最大为155m，最高速速率为20kkb/s22。MAX2332包含2个个驱动器、22个接收器和和一个电压发发生器电路，提提供TIA/EIA-2232-F电电平。该器件件符合TIAA/EIA-232-FF标准，每一一个接收器将将TIA/EEIA-2332-F电平平转换成5VV TTL/CMOS电电平。每一个个发送器将TTTL/CMMOS电平转转换成TIAA/EIA-232-FF电平。图2-6MAAX232引引脚图2.3.22 家电控制制电路图2-7 模模拟家电控制制电路家用电器控控制的接口电电路如图2-7 所示，KK1
8、K4 为继电器，分分别控制四路路家电的闭合合和断开，QQ1Q4 为继电器线线圈电流驱动动，电路由单单片机的P11口进行控制制，DD1DD4 发发光二极管用用于显示某路路控制电路的的工作情况，主主要为了调试试电路而设置置。2.3.33 传感器接接口电路图2-8 传传感器接口电电路图烟雾、煤气气泄漏、红外外等这些传感感器的报警信信号通过光电电耦合接入单单片机的P22 口，如图图2-8 所所示，在传感感器没有报警警信号时，光光电耦合芯片片处于截止状状态，与之相相接的单片机机端口为低电电平；当传感感器有报警，传传感器输出高高电平，此时时光电耦合芯芯片导通，与与之相接的单单片机端口为为高电平，由由单片机
9、对报报警信号进行行采集并做出出相应处理。2-9所示的西西门子MC335 GSMM/GPRSS无线模块作作为通信工具。它它支持EGSSM900和和GSM18800双频，支支持数字、语语音、短消息息和传真，使使用AT指令令控制发送短短消息。它采采用9V直流流电源供电，通通过RS-2232串行端端口与XSBBase2770试验箱连连接进行通信信。 图2-9 西西门子MC3352.5 视视频监控模块块视频采集模模块采用使用用中星微（VVimicrro）公司的的ZC03001P芯片的的摄像头， ZC03001P芯片可可支持USBB 1.1接接口，硬件最最高支持VGGA分辨率（66404880）。在VVG
10、A模式下下可达到155帧/秒速率率，在CIFF（352288）和和 SIF（33202440）模式下下可达到300帧/秒速率率。它通过UUSB接口连连接到XSBBase2770试验箱。图2-103301P摄像像头2.6总体体软件设计方方案根据智能家家居的硬件设设计方案，设设计出软件的的总体设计方方案如图2-11所示：图2-11 软软件设计框图图其中:、（1）家电电控制系统和和GSM网络络通信各自独独占一个RSS-232串串口。家电控控制系统接XXSBasee270的红红外串口，GGSM模块接接蓝牙串口。如如图2-122所示。（2）实时时视频监控通通过USB摄摄像头捕捉图图像，图像数数据通过以太
11、太网发送到PPC客户端进进行图像还原原。（3）以太太网通信基于于TCP/IIP协议，测测试环境为局域网网，若投入到到因特网的应应用，则需要要在服务端、客客户端所在的的局域网连接接到因特网的的网关即即路由器上，要要进行端口映映射，才可以以进行网络的的连接。图2-12 红红外串口与蓝蓝牙串口智能家居系系统的软件基基于Winddows CCE 5.00嵌入式操作作系统。Wiindowss CE被设设计成一种分分层结构，从从下而上一共共分为了硬件件层、OEMM层、操作系系统层和应用用层共四个层层3。这种种层次的结构构将硬件和软软件，操作系系统和应用软软件隔离开，以以便于实现系系统的移植。智智能家居的软
12、软件设计主要要是集中在应应用层。3 操作系系统的定制Windoows CEE 5.0嵌嵌入式操作系系统的定制依依靠Plattform Buildder5.00完成。Pllatforrm Buiilder是是微软公司设设计的用于嵌嵌入式操作平平台定制与驱驱动程序的开开发的工具。推推出它的目的的之一就是让让用户可以更更好的将嵌入入式操作系统统移植到特定定的目标平台台上。3.1 BBSP的安装装为了让Wiindowss CE 55.0能在实实验箱上运行行起来，还必必须安装XSSBase2270的板级级支持包（BBSP）。板板级支持包是是介于主板和和操作系统中中驱动程序之之间的一层，一一般认为它属属于
13、操作系统统的一部分，主主要是对操作作系统的支持持，为上层的的驱动程序提提供访问硬件件设备寄存器器的函数包。在PC上安安装好Winndows CE.neet5.0和和Platfform BBuildeer5.0后后，打开实验验箱附带光盘盘中的BSPP文件夹，运运行XSBaase2700_V0100106.mmsi文件，安安装XSBaase2700的BSP。如如图3-1所所示。图3-1 BSSP安装程序序文件安装好BSSP后，进入入Platfform BBuildeer5.0中中定制基于“EEMDOORR SYSTTEMS XXSBASEE270:AARMV4II”的因特网网应用类型的的系统镜像设
14、设计4。如图图3-2所示示。图3-2 定定制系统时选选择BSP种种类3.2 添添加平台特征征和配置平台台为了使系统统在定制后能能够满足基本本的应用，并并保证对某些些设备的支持持，就要向所所设计的平台台中添加必要要的特征。（1）添加加USB AActivee Syncc(Filee Syncc)组件。只只有添加此组组件，才能使使用PC的UUSB接口与与Windoows CEE进行文件同同步。这也是是在应用软件件调试过程中中所必须的条条件。 (Cataalog-Core OS-WWindowws CE devicces-AAppliccationns-Endd Userr-ActtiveSyync
15、-FFile SSync)（2）添加加ChineeseSiimpliffied Font。安安装中文简体体字体后，才才能正常显示示中文。(Cataalog-Core OS-WWindowws CE devicces-IInternnationnal-LLocalee Speccific Suppoort-CChinesseSimmpifieed-FFonts)（3）添加加文件系统支支持。(Cataalog - Corre OS - Wiindowss CE ddevicees - File Systeems annd Datta Stoore - Storrage MManageer - FAT FFile SSystemm)（4）添加加分区管理(Cataalog - Corre OS - Wiindowss CE ddevicees - File Systeems annd Datta Stoore - Storrage MManageer -PPartittion DDriverr)
