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0 引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,，人們對(duì)居住房子的舒適性及安全性要求也提升到了更高的檔次,，同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)也在不斷發(fā)展,，這使得家庭智能系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控成為一種現(xiàn)實(shí),。本文設(shè)計(jì)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了家用電器等的智能化管理，對(duì)家庭環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)視和自動(dòng)報(bào)警功能,。

1 智能家居系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分是一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器,，系統(tǒng)集有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)Web服務(wù)器于一體，用戶(hù)可以利用辦公室的PC登錄家中的Web服務(wù)器,，在通過(guò)用戶(hù)名和密碼驗(yàn)證后，便可以查看并控制家用電器,。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)硬件電路框圖如圖2所示，主要由ARM9控制器S3C2440,，F(xiàn)LASH,，SDRAM，電源及復(fù)位模塊,，觸摸屏顯示模塊,，USB攝像頭，以太網(wǎng)接口模塊,，GPRS模塊,，家電控制，安防控制等組成,。

2．1 ARM9控制器S3C2440
ARM9控制器S3C2440是基于ARM920T內(nèi)核的16／32位RISC處理器,，具有功能強(qiáng)大、性?xún)r(jià)比高,、功耗低的優(yōu)點(diǎn),。
2．2 家電控制
本系統(tǒng)針對(duì)家電設(shè)備的智能化程度不同，提出了不同的解決方案,。對(duì)于電燈開(kāi)關(guān)等需要手工控制的傳統(tǒng)家庭設(shè)備,。系統(tǒng)添加了輔助控制器(繼電器等)，用戶(hù)可通過(guò)以太網(wǎng)或手機(jī)短信的方式控制處理器GPIOn的狀態(tài),，間接控制家庭設(shè)備,；對(duì)于電視、空調(diào)等可通過(guò)紅外線(xiàn)控制的電器設(shè)備,，系統(tǒng)采用帶有以太網(wǎng)接口的通用控制器統(tǒng)一遙控,；對(duì)于自身具備網(wǎng)絡(luò)接入功能,，支持遠(yuǎn)程平臺(tái)控制的智能電器設(shè)備，直接接入家庭以太網(wǎng)即可,。
2．3 安防控制
系統(tǒng)使用的所有探測(cè)器(煙感傳感器,、煤氣傳感器、門(mén)磁傳感器等)和報(bào)警設(shè)備,，都是通過(guò)GPIO與控制器相連來(lái)完成報(bào)警輸入輸出的功能,。然而這些輸入輸出信號(hào)都有很強(qiáng)的電流，對(duì)系統(tǒng)的干擾較大,，因此采用TLP521光電隔離芯片和繼電器對(duì)報(bào)警輸入輸出信號(hào)分別進(jìn)行隔離,，從而把外部信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響降到最低。

2．4 GPRS模塊
GPRS模塊采用西門(mén)子公司的MC35i GPRS MODEM,。當(dāng)S3C2440控制器收到報(bào)警信號(hào)時(shí),，它通過(guò)UART控制MC35i，將預(yù)存的相應(yīng)報(bào)警信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)以短信的形式發(fā)送到用戶(hù)的手機(jī)上,，同時(shí)向小區(qū)物業(yè)中心發(fā)出報(bào)警,，使用戶(hù)和物業(yè)部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，并采取有效的處理措施減少
經(jīng)濟(jì)損失,。

2．5 以太網(wǎng)接口模塊
由于S3C2440本身沒(méi)有集成以太網(wǎng)控制模塊,，所以需要一個(gè)與之相匹配的DM9000控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)擴(kuò)展接口。在DM9000和RJ45接口之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器HR601627來(lái)連接,，連接圖如圖3所示,，網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器起信號(hào)傳輸、高電壓隔離等作用,，以保護(hù)系統(tǒng)的安全,。

2．6 USB攝像頭
本系統(tǒng)所用的USB攝像頭是中星微公司的ZC2301P。攝像頭ZC301P采集的視頻信號(hào)經(jīng)壓縮后形成的視頻數(shù)據(jù)流會(huì)通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)傳送到嵌入式Web服務(wù)器上,，用戶(hù)可通過(guò)登陸網(wǎng)絡(luò)直接觀(guān)看Web服務(wù)器上的視頻圖像,，實(shí)時(shí)監(jiān)控家中的情況。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)控制中心是ARM9控制器,，其軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)軟件(嵌入式操作系統(tǒng),、硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、嵌入式Web服務(wù)器)設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件(網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)及CGI應(yīng)用程序)設(shè)計(jì),。
3．1 嵌入式操作系統(tǒng)在S3C2440上移植過(guò)程
(1)從網(wǎng)站上下載Linux的內(nèi)核源碼linux-2．6．31．tar．bz2和交叉編譯器arm920t-eabi．tgz,，這個(gè)交叉編譯器是4．1．2版本的，支持EABI,，可以提高編譯的效率,。
(2)在宿主機(jī)上將內(nèi)核源碼解壓得到linux-2．6．31，將交叉編譯器解壓到指定目錄。
(3)修改Makefile文件及相關(guān)硬件文件,。由于內(nèi)核的編譯是根據(jù)Makefile文件的指示進(jìn)行的,，Makefile文件來(lái)組織內(nèi)核的各模塊之間的關(guān)系，記錄了各個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系和依賴(lài)關(guān)系,。所以,，修改Linux2．6．31根目錄下的Maldile文件來(lái)指定平臺(tái)和交叉編譯器。
(4)通過(guò)命令# make menuconfig來(lái)配置內(nèi)核,。配置內(nèi)核時(shí),，讓它支持EABI編譯。
(5)在linux-2．6．31根目錄下執(zhí)行命令# make zImage來(lái)編譯內(nèi)核,，將生成的內(nèi)核鏡像文件zImage通過(guò)相應(yīng)的固化軟件固化到系統(tǒng)相應(yīng)的存儲(chǔ)器中,，完成linux-2．6．31內(nèi)核在ARM微處理器上的移植。

3．2 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)
控制器需要多個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,。嵌入式Linux系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的框架,，可以根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)來(lái)填寫(xiě)框架中的函數(shù)。主要的函數(shù)包括 open(),，read(),，write()，ioctl(),，release(),，module_init()和module_exit()等,。為了減小內(nèi)核的大小,，把編寫(xiě)好的驅(qū)動(dòng)程序編譯成模塊。編寫(xiě)Makefile,、Kconfig文件,，分別執(zhí)行make menuconfig命令選擇驅(qū)動(dòng)程序的加載方式，利用makemodules命令生成目標(biāo)文件,，最后利用insmod命令調(diào)用 initial_module函數(shù)將編譯好的模塊調(diào)入內(nèi)存即可,。
3．3 Web服務(wù)器Boa移植
Boa是一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器，能夠生成動(dòng)態(tài)的頁(yè)面,，支持CGI,，比較適合嵌入式系統(tǒng)。在硬件電路板上存放一個(gè)網(wǎng)頁(yè),，在用戶(hù)端可以通過(guò)瀏覽器來(lái)訪(fǎng)問(wèn)硬件電路板上這個(gè)網(wǎng)頁(yè),，然后通過(guò)網(wǎng)頁(yè)中的內(nèi)容就可以和硬件電路板上的硬件設(shè)備進(jìn)行交互。具體移植過(guò)程如下：
(1)從網(wǎng)上下載Boa服務(wù)器源碼壓縮包boa-0．94．13．tar.gz,，將其解壓得到boa-0．94．13,，在boa-0．94．13／src下編譯生成boa可執(zhí)行程序。
(2)把宿主機(jī)Linux操作系統(tǒng)下的／etc／mime．types復(fù)制到根文件系統(tǒng)的／etc目錄中，在根文件系統(tǒng)的／etc中建立boa文件夾,，根文件系統(tǒng)的／etc／boa目錄下建立www,、cgi-bin目錄，www中存放HTML文件,，cgi-bin中存放CGI腳本,，把網(wǎng)頁(yè)文件 index．files和index．html復(fù)制到根文件系統(tǒng)的／etc／boa／www目錄下，在根文件系統(tǒng)的／var目錄下建立日志目錄 log／boa,。
(3)對(duì)Boa作配置和修改,。主要通過(guò)對(duì)defines．h，boa．conf和mime．types文件進(jìn)行修改來(lái)實(shí)現(xiàn),。修改defines．h指定 Web服務(wù)器的根目錄路徑(SERVER_ROOT),。boa．conf文件由一些規(guī)則組成，用于配置Boa服務(wù)器,，指定相應(yīng)端口,，服務(wù)器名稱(chēng)，一些相關(guān)文件的路徑等,。Boa服務(wù)器要想正確運(yùn)行,，必須保證該文件是正確配置的，而且該文件和某些靜態(tài)網(wǎng)頁(yè),，CGI可執(zhí)行程序等都放于某特定目錄下,。
(4)把boa-0．94．13／sre下編譯出的boa可執(zhí)行程序復(fù)制到根文件系統(tǒng)的／usr／bin目錄下，把修改過(guò)的配置文件boa．conf復(fù)制到開(kāi)發(fā)板的／etc／boa目錄下,，并將一些靜態(tài)頁(yè)面放在由boa．conf指定的目錄下,。
(5)重新編譯根文件系統(tǒng)。把根文件系統(tǒng)下載到硬件電路板上,。
在硬件電路板上運(yùn)行嵌入式Web服務(wù)器Boa,，通過(guò)瀏覽器就能訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的網(wǎng)頁(yè)。
3．4 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的核心是一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器,，其應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)包括網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和CGI應(yīng)用程序設(shè)計(jì)兩部分,。
(1)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)：網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)工具Dreamweaver，F(xiàn)rongtPage等來(lái)實(shí)現(xiàn),。
(2)CGI應(yīng)用程序設(shè)計(jì)：采用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)CGI應(yīng)用程序,，實(shí)現(xiàn)外部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣、與家電設(shè)備的通信與控制等,。CGI技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)瀏覽器與嵌入式Web 服務(wù)器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互,。CGI程序保存在嵌入式Web服務(wù)器端。在用戶(hù)端打開(kāi)HTML頁(yè)面,，點(diǎn)擊HTML頁(yè)面上設(shè)備的控制按鈕,，就會(huì)通過(guò)Internet 把用戶(hù)請(qǐng)求送到嵌入式Web服務(wù)器中，服務(wù)器接收用戶(hù)請(qǐng)求并交給CGI程序處理，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的功能需求,，這就做到了通過(guò)對(duì)HTML頁(yè)面上相應(yīng)設(shè)備的點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,。

4 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)硬件采用ARM9 S3C2440 微處理器作為控制核心，軟件采用linux-2.6.31內(nèi)核作為系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng),，采用Boa作為嵌入式Web服務(wù)器,，結(jié)合以太網(wǎng)通信技術(shù)和 GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭環(huán)境的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、安防自動(dòng)報(bào)警和對(duì)家電設(shè)備遠(yuǎn)程控制的功能,。本監(jiān)控系統(tǒng)具有較大的實(shí)用價(jià)值,，未來(lái)的發(fā)展空間非常大，能夠使人們生活得更加舒適安全,。