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以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

2018年08月08日 16:27 次阅读

嵌入式系统以其占用资源少、专用性强、功耗低的特点使其广泛应用在移动通信、工业生产、安全监控等领域。针对人们对高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境的要求,提出了以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计。

1 智能家居控制器的总体设计

Arm-Linux嵌入式系统以其在性能、体积及功耗等方面的优势在智能家居领域得到越来越广泛的应用。系统采用基于ARM的嵌入式linux方案,系统分为五层分别为硬件层,系统引导层,系统层,应用支撑层及应用层。如图1所示应用层在Qtopia图形系统、SQLite数据库等的支撑下完成了电话报警、照明控制、安防控制、门禁控制以及网络浏览等应用。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

2 系统硬件的设计

CPU处理器选用Samsung S3C2440A,其主频为400 MHz,资源丰富功能强大。内存为64M SDRAM,数据总线32bit,时钟频率高达100MHz。存储器为128 M掉电非易失NANDFLASH。LCD显示部分为具有4线电阻式触摸屏接口的35英寸真彩色液晶屏。网卡芯片为DM9000可自适应10/100 M网络,通过RJ45连接头可连接控制器至路由器或者交换机。智能家居控制模块通过RS485总线与主控制器进行通信。其硬件结构图如图2所示。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

3 软件平台的构建

开发环境选取的是虚拟机Vmware6.5+fedora9Linux系统+arm-linux-gcc 4.3.2编译器。系统与软件的编译采取交叉编译的方式进行。表1是构建控制系统所需移植开发的一些主要软件。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

4 应用程序的设计

通过一个应用程序为例说明如何把QT图形系统,嵌入式数据库SQLite,linux下的串口通信程序结合到一起完成应用程序的设计。通过下列语句在C与C++程序中调用SQLite的API完成数据库的创建、插入数据与查询数据。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

在系统中还需要在数据库系统中存储很多其他信息,遵循上述步骤分别建立相应的数据表存储报警电话号码tel,工作状态设定set,设备工作信息zt,报警信息bj等。图形界面、SQLite及串口通信程序的开发的基本过程如图4所示。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

Uboot是专门针对嵌入式Linux系统设计的开源bootloader,其任务是初始化处理器及外设硬件资源并引导操作系统。内核为linux2.6.3 2,这版提供了更多的驱动程序以及API,调用起来更加的方便。在内核中要添加对帧缓存frambuffer的支持,图形系统需要它的支持。文件系统使用Yaffs2,以配合2 K每页的大页存储器。根文件系统选用Busvbox1.13.3,配置编译完之后会生成bin和sbin目录以及linuxrc文件,从而系统就具备了系统以及文件管理的相关命令。移植Boa服务器实现了嵌入式服务器的功能。

SOLite是面向嵌入式系统的数据库,编译完成后非常小只有几百k,支持2T的数据记录。在嵌入式系统中可以有力的减小应用程序管理数据的开销。下列语句配置编译器与编译路径并进行安装。在安装目录下生成bin、include及lib 3个文件夹,分别为可执行文件、头文件与库文件。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

Qtopia是专门针对嵌入式linux系统消费电子设备所研发的一套应用程序包和开发库。图3为qtopia的软件层次结构图。Qtopia的信号与插槽机制提供了对象间的通信机制。窗口在事件发生后会激发信号,程序员通过建立一个函数(称作插槽),然后调用connect()函数把这个插槽和一个信号连接起来,这样就完成了一个事件和响应代码的连接。可以一个信号对应多个插槽函数,也可以一个槽函数对应多个信号。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

首先用Qt Desinger根据系统要求设计图形界面,建立槽函数开槽并且通过语句connect(PushButtonl,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(set_userandphone()));建立信号与槽函数的连接。槽函数需要根据设计的功能需要编写。用UIC与MOC工具生成文件user.h、user.cpp及完成信号与插槽功能的moc_user.cpp程序,由PROGEN与TMAKE生成工程文件user.pro与Makefile。user.cpp中有SQLite数据库代码,要把库路径加到Makefile库文件的搜索路径中否则会因为找不到SQLite的库文件而编译失败。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

要实现用户的用户名、密码等信息存到前面创建的user.db数据库中,要把创建表与插入数据的代码放到槽函数下。点击set按钮后就会产生一个信号来触发槽函数,实现数据库的创建与数据的存储。实现串口通信的功能把设置的信息传递给智能家居的各个控制模块,需通过设置struct termios结构体的各成员值实现波特率、校验位、停止位等设置,完成之后对串口的操作就可以像普通文件一样进行读写操作。串口通信程序代码也放到槽函数下边

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

完成X86环境下的编译之后需要修改Makefile文件把PC环境编译器gcc和g++修改为嵌入式环境下的arm-linux-gcc和arm-linux-g++,编译完成下载到文件系统的相应目录下并运行测试,系统的其他应用程序如系统工作模式设定、状态查询等也遵循同样的开发流程。

图5为第一个为系统的总体界面,里面包含12应用程序的图标。第二幅为示例应用程序的界面,在输入相应的信息后点击set按钮,用户名密码以及报警电话分别保存到了namekey与tel表中并发送给电话报警模块。达到了设定用户信息的设计目标。

以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计详解

5 结束语

本文利用嵌入式数据库SQLite实现了对智能家居控制系统的数据管理,在管理效率上有了很大提高,节省了系统资源开销。应用Qtopia图形系统实现了操作界面的可视化界面更加友好,操作更加简单明了。系统运行稳定,很好的满足了设计要求。

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发表于 2018-07-31 16:58 178次阅读
德国下萨克森州跟随慕尼黑计划从Linux转向Wi...

苹果或被迫提高配件产品在美售价!

据FT中文网报道,苹果增长最快的部门可能被卷入美国总统唐纳德·特朗普(Donald Trump)最近...

发表于 2018-07-31 16:51 543次阅读
苹果或被迫提高配件产品在美售价!

Linux2.4.22 内核基础上的嵌入式闸门智...

闸门系统是水资源调度中重要的组成部分,国内目前多采用手动和部分电动的操作方式,真正实现闸门的智能控制...

发表于 2018-07-31 15:57 182次阅读
Linux2.4.22 内核基础上的嵌入式闸门智...

以嵌入式Linux为基础的机车状态实时检测系统设...

状态监测与故障诊断技术是现代工业技术发展的产物,已发展到了以专家系统、神经网络和模糊分析等理论为基础...

发表于 2018-07-31 15:48 138次阅读
以嵌入式Linux为基础的机车状态实时检测系统设...

利用物联网生态图研究物联网的方法

物联网的很多发展,都可以借鉴移动互联网的发展。在发展早期,物联网的生态图可以覆盖移动互联网的生态。但...

发表于 2018-07-31 15:07 465次阅读
利用物联网生态图研究物联网的方法

一平方英寸的开源硬件VoCore 2,利用它可以...

VoCore 2 是一个开源硬件,它拥有 WIFI,USB,UART 和 20+ GPIO,但它只有...

发表于 2018-07-30 16:04 203次阅读
一平方英寸的开源硬件VoCore 2,利用它可以...

基于嵌入式Linux框架下的的智能仪器触摸屏接口...

在现代化生产中, 为了确保机械设备安全可靠地运行, 通常要采用适宜的仪器仪表, 利用故障诊断技术及时...

发表于 2018-07-30 15:13 96次阅读
基于嵌入式Linux框架下的的智能仪器触摸屏接口...

福特和NI,成功为汽车燃料电池系统设导入了实时嵌...

挑战: 为汽车燃料电池系统开发一个电子控制设备(ECU),显著改善燃料电池系统使其较之于传统的基于内...

发表于 2018-07-30 10:55 42次阅读
福特和NI,成功为汽车燃料电池系统设导入了实时嵌...

NI为摩托车引擎构造高性能的FPGA全权引擎控制...

针对汽车控制和数据采集解决方案供应商Drivven,我们需要高可靠性、高性能的硬件为2004 Yam...

发表于 2018-07-30 10:55 108次阅读
NI为摩托车引擎构造高性能的FPGA全权引擎控制...

机器学习和AI在智能家居系统中的起到的作用

早晨,在设定的闹钟时间前10分钟,卧室窗帘徐徐升起引入清晨阳光,床头的音响自动响起了晨间广播,厨房传...

发表于 2018-07-30 10:10 1226次阅读
机器学习和AI在智能家居系统中的起到的作用

机器人控制系统详解

机器人需要有一个控制系统,用硬件和软件组成一个的控制系统。

发表于 2018-07-30 08:53 1025次阅读
机器人控制系统详解

如何有效地进行维护,避免仪表控制系统出现故障呢?

就地压力表的选择一定要分清楚压力源的性质:究竟是冲击性负荷还是一般压力,到时候没有多的表计,更换可就...

发表于 2018-07-29 11:31 298次阅读
如何有效地进行维护,避免仪表控制系统出现故障呢?

物联网2.0时代的到来具体有哪些变化?

在由江西省工信委、鹰潭市政府和中国信息通信研究院联合主办的江西省移动物联网发展战略新闻发布会上,中国...

发表于 2018-07-29 11:06 685次阅读
物联网2.0时代的到来具体有哪些变化?

盘点智能家居领域的六种商业创新模式

明智的公司非常清楚,在当今的商业环境中,传统的一次性产品销售模式,或是没有智能监控功能的产品,几乎没...

发表于 2018-07-28 10:41 839次阅读
盘点智能家居领域的六种商业创新模式

WiFi联盟推出WPA3,加密技术让智能家居连接...

众所周知,WIFI安全标准已经有很长一段时间没有进行升级了。随着越来越多的智能设备广泛应用,各种数据...

发表于 2018-07-28 10:30 340次阅读
WiFi联盟推出WPA3,加密技术让智能家居连接...

Linux十个基础知识点分享

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任...

发表于 2018-07-28 10:23 306次阅读
Linux十个基础知识点分享

什么是僵尸进程_Linux僵尸进程可以被“杀死”...

首先要明确一点,僵尸进程的含义是:子进程已经死了,但是父进程还没有wait它的一个中间状态,这个时候...

发表于 2018-07-28 10:09 250次阅读
什么是僵尸进程_Linux僵尸进程可以被“杀死”...

LINUX是什么?

LINUX是一个免费类unix内核,适用于386-AT计算机,附带完整源代码。主要让黑客、计算机科学...

发表于 2018-07-28 08:53 280次阅读
LINUX是什么?

如何管理Linux 的内存分页?

内存是计算机的主存储器。内存为进程开辟出进程空间,让进程在其中保存数据。我将从内存的物理特性出发,深...

发表于 2018-07-28 08:24 415次阅读
如何管理Linux 的内存分页?

如何在 Linux 中使用一个命令升级所有软件

你无需运行每个包管理器来更新包。 topgrade 工具通过检测已安装的软件包、工具、插件并运行相应...

发表于 2018-07-28 08:20 309次阅读
如何在 Linux 中使用一个命令升级所有软件

基于SAMA5D2 MPU的系统模块的作用介绍

设计用于运行Linux® 操作系统的工业级微处理器(MPU)系统是一件非常困难和复杂的事情。即便是该...

发表于 2018-07-27 17:44 1117次阅读
基于SAMA5D2 MPU的系统模块的作用介绍

实现降低CAPEX,提高性能并促进5G的加速发展

Enea(NASDAQ OMX Nordic:ENEA)宣布在上海移动世界大会上演示实时加速Linu...

发表于 2018-07-27 17:34 788次阅读
实现降低CAPEX,提高性能并促进5G的加速发展

USB在Linux里的结构框架是什么样的?USB...

USB博大精深不是一篇文章就能够解释清楚的。想要深入研究USB的话,USB协议(外加Host和OTG...

发表于 2018-07-27 16:08 362次阅读
USB在Linux里的结构框架是什么样的?USB...