彭建盛

（河池學院 物理與電子工程系，廣西 宜州 546300）

基于Symbian平臺智能家居控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

彭建盛

（河池學院 物理與電子工程系，廣西 宜州 546300）

基于Symbian手機平臺設計了一套智能家居控制系統(tǒng)，利用Symbian系統(tǒng)提供的各種資源建立智能家居遠程端控制軟件，并設計了一個安裝在家庭的家居服務控制器.通過GSM網(wǎng)絡，智能手機軟件與家居服務器可以進行通信，實現(xiàn)遠程控制家居設備和監(jiān)控家居環(huán)境的功能.設計結果表明：通過智能手機軟件控制智能家居成為可能，系統(tǒng)以一種新的智能家居控制方式讓家居生活就在手邊.

Symbian；智能手機；智能家居

智能家居是以住宅為平臺，利用各種技術將與生活有關的設施集成，構建住宅設施管理系統(tǒng)，實現(xiàn)更加安全、便利、舒適的家居生活環(huán)境［1－2］.隨著電子和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)出現(xiàn)了各種控制終端，綜合目前的研究現(xiàn)狀，智能家居控制終端大體上可以分為以下3種實現(xiàn)方式.第1種是家居系統(tǒng)端，家居系統(tǒng)端采用按鍵、遙控、觸摸屏和LCD顯示交互對家居系統(tǒng)進行控制.使用這種控制終端只能進行近距離控制，目前大多數(shù)的智能家居系統(tǒng)都使用這種控制終端.第2種是電腦控制端，寬帶接入和家居智能網(wǎng)關技術的應用使得電腦能夠通過網(wǎng)絡對家居系統(tǒng)進行控制.使用電腦控制是相當方便的，但使用這種方式只能在固定點對家居系統(tǒng)進行控制，目前部分智能家居系統(tǒng)具有此種控制終端.第3種是手機控制端，使用手機通過無線網(wǎng)絡對家居系統(tǒng)進行控制，可以做到隨時隨地.但目前，智能家居系統(tǒng)很少采用手機控制方式，而且大多數(shù)控制簡單.但手機成為智能家居的一部分是智能家居系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，智能手機作為數(shù)字家居生活、學習、工作、娛樂和通訊的工具，無疑是很好的選擇［3－4］.因此，本研究針對手機控制方式，提出和實現(xiàn)了一種合理的方案.

1 系統(tǒng)總體方案設計

本系統(tǒng)總體框架分為兩部分：一部分是智能手機端，通過手機按鍵與軟件界面負責與用戶的交互；另一部分是智能家居服務器，負責設置通信條件和執(zhí)行控制.手機是帶有Symbian操作系統(tǒng)的智能手機，用以安裝和運行智能家居手機端軟件.智能家居服務器節(jié)點端主要由主機（LPC2103）、GSM模塊、觸摸顯示模塊和紅外設備控制模塊等部分組成，系統(tǒng)總體結構如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)總體結構圖Figure 1 Overall system structure

家居服務器以LPC2103為控制中心，通過串口0控制GSM模塊，SPI負責讀取觸摸AD結果，并通過串口1與其他節(jié)點通信，IIC寫入和讀出掉電信息，通過控制電路控制設備，直接控制液晶顯示.為了協(xié)調(diào)處理，服務器采用μC／OS—Ⅱ操作系統(tǒng)，通過μC／OS—Ⅱ操作系統(tǒng)進行任務的調(diào)度和執(zhí)行［5－6］.家居服務器通過GSM模塊的無線終端部件TC35與手機通信，手機軟件可以將指令發(fā)送到家居服務器，并由家居服務器執(zhí)行控制.智能家居服務器可以采集家庭所有工作設備的信息狀態(tài)發(fā)送給手機軟件，實現(xiàn)手機監(jiān)控家居環(huán)境.

2 Symbian手機端軟件設計

Symbian的應用程序采用面向?qū)ο缶幊陶Z言的方式進行開發(fā)，程序使用由Symbian OS SDK提供的應用框架進行創(chuàng)建組體和處理事件響應等操作.為了節(jié)省產(chǎn)品的開發(fā)周期，本設計采用S60平臺，S60提供的框架是Avkon，Avkon主要由應用類、文檔類、應用UI類、對話框類和視圖類組成［7－8］.本設計的手機端軟件主要由事件處理中心、消息處理引擎、UI模塊和數(shù)據(jù)存儲等部分組成.

2.1 UI界面設計

智能家居設備控制界面主要通過設計智能手機操作菜單完成.智能家居控制器首先將家庭客廳電燈的開關電路連接到家居服務器的強電開關控制電路，通過設備菜單將家居服務器中客廳電燈的控制I／O口分配給設備客廳電燈，然后在手機軟件上添加一個房間客廳，再在客廳中添加一個電燈.此時可以在操作菜單中選擇“客廳”→“電燈”→“打開”／“關閉”／“定時”菜單項，通過菜單控制家庭中電燈的打開、關閉以及定時打開和關閉.所有的控制菜單都可實現(xiàn)以動態(tài)方式進行添加，當在家居服務器中分配了新的控制對象后，就可以在手機軟件端進行添加菜單，添加后的菜單用于控制對應的設備，手機菜單界面如圖2所示.

圖2 手機菜單操作部分示意圖Figure 2 Schematic diagram of operating part of mobile phone menu

輸入界面主要用來完成對各種設備信息的輸入.設置通信號碼采用文本查詢對話框，設置為家居節(jié)點端GSM模塊的號碼.同樣，設置通信密碼采用文本查詢對話框，但資源定義時使用密碼布局，用于輸入通信密碼.設置打開設備時間采用時間查詢對話框，實現(xiàn)設備打開時間的輸入，設備關閉時間對話框與設置打開設備時間對話框基本相同.輸入界面的操作部分示意圖如圖3所示.

圖3 輸入界面操作部分示意圖Figure 3 Schematic digram of input part of interface operation

2.2 短消息的發(fā)送與接收

短消息服務是在移動電話之間發(fā)送信息的一種標準.本系統(tǒng)設計的消息發(fā)送與接收部分被封裝在一個消息處理引擎中，分別定義一個消息處理類和一個消息通知接口類.消息通知接口類主要完成接收消息的處理，純虛函數(shù)消息接收處理代碼由繼承類實現(xiàn).

消息處理類關鍵代碼：

2.3 數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)存儲主要完成對設備狀態(tài)通信號碼和通信密碼的存儲以及一些其他設置和歷史信息的記錄.實現(xiàn)使用Symbian文件系統(tǒng)資源類建立1個文件夾和3個信息文件，并分別對各種信息進行存儲.在安裝完軟件并運行軟件時，系統(tǒng)會檢查c：／data文件夾下作為軟件數(shù)據(jù)存儲目錄的Smart－Home文件夾，若該文件不存在則新建一個該文件夾.3個信息文件中的login.dat文件用于保存通信號碼、通信密碼和一些常用設置等信息，而data.dat文件用來保存設備狀態(tài)信息，history.log文件則用于保存歷史信息.在運行軟件時，系統(tǒng)會檢查SmartHome文件夾下的文件是否存在，不存在則新建一個該文件，并寫入初始化信息.

以下是存儲類部分代碼：

3 家居服務器軟件設計

μC／OS－Ⅱ起動運行主程序流程，首先對OS進行初始化，創(chuàng)建主任務后，OS開始運行，這段程序在主程序main（）函數(shù)中.主任務首先需要完成對所有控制對象的初始化，并創(chuàng)建3個子任務，然后主任務掛起不再執(zhí)行.任務0用來實現(xiàn)對GSM模塊的控制和錯誤信息的顯示；任務1用來實現(xiàn)對象處理命令和觸摸控制；任務2用來實現(xiàn)顯示系統(tǒng)時間、提示信息的顯示時間和計算完成清屏，并且實現(xiàn)定時打開和關閉設備命令的執(zhí)行.系統(tǒng)任務流程圖如圖4所示.

圖4 系統(tǒng)任務流程圖Figure 4 System task flow chart

4 結論

將編寫的手機應用軟件在NOKIA N75上成功安裝后，運行手機軟件，經(jīng)反復測試證明手機軟件成功控制了遠程家居設備，監(jiān)控了家居情況.結果表明：使用智能手機軟件作為智能家居系統(tǒng)的控制終端具有更加快捷、方便和安全的優(yōu)點，并且能夠隨時隨地控制家居環(huán)境，獲知家居情況.系統(tǒng)采用新的控制方式——智能手機軟件控制，該控制方式控制距離限制少，只要在有手機信號的地方就能進行控制，比較其他的終端控制方式，具有更多優(yōu)勢.同時，手機軟件具有通用性，能在帶有此類操作系統(tǒng)的智能手機上安裝和使用，具有很好的推廣應用價值.

［1］ 彭建盛，何奇文，廖維斌，等.基于無線單片機CC2510的智能家居系統(tǒng)的設計［J］.河池學院學報，2008，28（5）：50－55.

［2］ 馮凱，童世華.智能家居的由來及其發(fā)展趨勢［J］.中國新技術新產(chǎn)品，2010（6）：7.

［3］ 丁丁，竹居智久，佐伯真也.智能手機的大競爭時代［J］.電子設計應用，2010，8（2）：26－29.

［4］ 李惠，丁革建.智能手機操作系統(tǒng)概述［J］.電腦與電信，2009（3）：67－68.

［5］ 周立功.EasyARM2103教材［M］.廣州：廣州致遠電子有限公司，2008：1－33.

［6］ Labrosse J J.嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS—Ⅱ［M］.邵貝貝，譯.2版.北京：北京航空航天大學出版社，2003：25－125.

［7］ 候茂清.Symbian手機應用開發(fā)［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［8］ 楊常清，彭木根.Symbian S60手機程序開發(fā)與實用教程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.

Designing and realization of a smart home control system based on Symbian platform

PENGJiansheng
（Department of Physics and Electronics Engineering，Hechi College，Yizhou 546300，Guangxi Province，China）

Based on the Symbian mobile platform，a smart home control system is designed，applying various sources provided by Symbian to design its control software for romote terminals and to design a home service controller which is fit for families.Under the help of the GSM network，the smart phone software can communicate with the home server，achieving the functions of controlling home devices and monitoring home surroundings from distances.The design result shows that using smart phone to control smart home has become possible，and by using a new controlling method for smart home，your home life is aside your hands.

Symbian；smart phone；smart home

TP237

A

1671－1114（2011）02－0055－04

2010－11－12

廣西教育廳科研資助項目（200708LX320）；廣西科技廳自然科學基金資助項目（0899024）

彭建盛（1979—），男，講師，博士研究生，主要從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用方面的研究.

（責任編校 紀翠榮）