董磊磊，陳新華

（山東科技大學(xué) 山東 青島 266590）

智能家居行業(yè)在近兩年得到了較快的發(fā)展，越來(lái)越多的智能住宅、智能小區(qū)應(yīng)運(yùn)而生，得到了眾多開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者的青睞。而隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用設(shè)計(jì)很多領(lǐng)域，其中就涉及樓宇對(duì)講領(lǐng)域。樓宇對(duì)講系統(tǒng)是安防行業(yè)中直接保人民“安居樂(lè)業(yè)”的安全防衛(wèi)體系。近年來(lái)，隨著高端別墅、公寓項(xiàng)目的大量推出，開(kāi)發(fā)商之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越趨于白熱化，推向市場(chǎng)的樓盤(pán)開(kāi)始需要有好的賣點(diǎn)、性能、服務(wù)才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得成功。隨著終端客戶對(duì)樓宇對(duì)講產(chǎn)品品質(zhì)、功能需求的不斷提升，智能家居產(chǎn)品集成系統(tǒng)相應(yīng)而生。

早期的家居智能只是相對(duì)獨(dú)立的可視對(duì)講、閉路監(jiān)控系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)、三表抄送系統(tǒng)、背景音樂(lè)系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、門禁一卡通系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、燈光控制、家電控制等，這些系統(tǒng)之間不能互聯(lián)互通，因此樓宇對(duì)講行業(yè)面臨一次全面的產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)，業(yè)內(nèi)把一些工業(yè)級(jí)技術(shù)應(yīng)用到民用樓宇對(duì)講行業(yè)中。本文討論的就是集可視對(duì)講、智能抄表、智能監(jiān)控、多媒體、家電控制等為一體的智能家居系統(tǒng)。

1 嵌入式GUI的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)

GUI是圖形用戶接口，一般用于PC機(jī)上人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。而對(duì)于嵌入式GUI來(lái)說(shuō)，由于嵌入式設(shè)備對(duì)資源的要求很嚴(yán)格，不同的嵌入式設(shè)備需要定制不同的嵌入式系統(tǒng)，那么對(duì)GUI的要求也就不一樣，因此，對(duì)于不同的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)GUI也必須是可定制的。

主流 UI平臺(tái)有嵌入式 Qt、Windows CE、MiniGUI。 QT是諾基亞的開(kāi)源跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具。主要用于高端symbian手機(jī)開(kāi)發(fā)，MeeGo平板和MeeGo手機(jī)開(kāi)發(fā)。WindowsCE是微軟公司嵌入式、移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)，它是一個(gè)開(kāi)放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，它是精簡(jiǎn)的Windows 95，Windows CE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。MiniGUI也是一款國(guó)產(chǎn)的GUI系統(tǒng)，主要用于低端嵌入式領(lǐng)域開(kāi)發(fā)。本文采用的Qt/Embedded也是分層體系結(jié)構(gòu)，在功能提供方面采用C++類方式。

2 嵌入式Qt系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

Qt/Embedded移植了大量的原來(lái)基于Qt的X-Windows程序，并提供了非常完整的嵌入式GUI解決方案，是一個(gè)成熟的GUI平臺(tái)，具有如下特點(diǎn)：

1）Qt遵循GPL協(xié)議，開(kāi)放主要的源代碼，用戶可以在GPL的規(guī)定下自由添加新特性。

2）Qt的信號(hào)/槽要比win32的回調(diào)機(jī)制舒服得多，看起來(lái)舒服，用起來(lái)也方便。

3）Qt為界面開(kāi)發(fā)提供了很多方便之處，從最開(kāi)始的QWidget，樣式表，QGraphicsView到現(xiàn)在的qml無(wú)一不為界面開(kāi)發(fā)提供了方便。

4）Qt一次編碼，多次編譯，可以達(dá)到跨平臺(tái)的目的。

5）Qt的提供的網(wǎng)絡(luò)，多線程，容器類，字符串類相當(dāng)?shù)膹?qiáng)大，qt中也提供了對(duì)mvc架構(gòu)的支持，降低了UI和底層數(shù)據(jù)模塊的耦合性。

6）Qt提供了隱式共享，顯式共享等機(jī)制，QtWebKit模塊提供網(wǎng)頁(yè)瀏覽的一整套機(jī)制。

7）Qt對(duì)動(dòng)畫(huà)的支持，對(duì)多媒體文件的操作（音頻、視頻、圖片等），數(shù)據(jù)庫(kù)操作，對(duì)openVG/openGL的支持，對(duì)自定義動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的支持，對(duì)不同字符編碼的支持等都很完備。除此之外，qt對(duì)標(biāo)準(zhǔn)c++里的容器類也提供了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換接口。

8）Qt提供了一套自己的內(nèi)存管理機(jī)制。

基于Qt的這些特點(diǎn)，在嵌入式樓宇對(duì)講系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，文中采用了嵌入式Qt作為圖形用戶界面開(kāi)發(fā)的GUI支持平臺(tái)。

3 基于嵌入式Qt的樓宇對(duì)講GUI的設(shè)計(jì)

3.1 嵌入式linux移植

1）搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境；

2）配置 Ltib；

3）配置 Kernel；

4）交叉編譯 Qt；

5）安裝Qt Creater交叉編譯環(huán)境；

6）目標(biāo)板Qt運(yùn)行。

3.2 嵌入式樓宇對(duì)講系統(tǒng)GUI整體設(shè)計(jì)和軟件構(gòu)架

系統(tǒng)輸入方式：4×4小鍵盤(pán)，觸摸屏

界面大?。?00×600

功能鍵：管理中心機(jī)用16按鍵，梯口機(jī)、圍墻機(jī)用12按鍵，室內(nèi)機(jī)用4按鍵

視頻分辨率：D2，720×480

共有6款產(chǎn)品，包括室內(nèi)機(jī)、門口機(jī)（或稱門前確認(rèn)機(jī)）、單元門口機(jī)、圍墻機(jī)、管理中心終端機(jī)、管理中心PC機(jī)。

產(chǎn)品與界面有關(guān)的功能包括：

1）可視對(duì)講：視頻通話、軟鍵盤(pán)、留言留影、開(kāi)鎖；

2）視頻監(jiān)控：室內(nèi)監(jiān)控、單元門監(jiān)控、小區(qū)門口監(jiān)控；

3）多媒體：音視頻播放、電子相冊(cè)；

4）信息服務(wù)：文字信息、留言信息、留影信息、輸入法；

5）工具箱：溫濕度計(jì)、萬(wàn)年歷、鬧鐘、計(jì)算器等；

6）系統(tǒng)設(shè)置：觸摸屏校準(zhǔn)、背光調(diào)節(jié)、音量/音效/配色等設(shè)置、屏保設(shè)置、免擾設(shè)置、系統(tǒng)壁紙?jiān)O(shè)置、電子相框播放間隔設(shè)置、TV-OUT輸出設(shè)置、IP地址設(shè)置等。

嵌入式樓宇對(duì)將系統(tǒng)GUI主界面如圖1所示。

圖1 嵌入式樓宇對(duì)將系統(tǒng)GUI主界面Fig.1 Embedded building system of main interface GUI

圖2 樓宇對(duì)講系統(tǒng)的軟件構(gòu)件Fig.2 Software component of building intercommunication telephone

嵌入式樓宇對(duì)講系統(tǒng)的整體軟件構(gòu)架如圖2所示。需要實(shí)時(shí)響應(yīng)的事件：視頻通話請(qǐng)求、網(wǎng)絡(luò)廣播消息信息傳輸請(qǐng)求、視頻監(jiān)控請(qǐng)求。

控制請(qǐng)求：開(kāi)鎖（本地和網(wǎng)絡(luò)）、低溫加熱、門磁、煙感、煤氣泄漏的檢測(cè)、遠(yuǎn)程家電控制、RFID、IC開(kāi)門、鍵盤(pán)、光敏電阻感光啟動(dòng)鍵盤(pán)、攝像頭背光。

其他：溫度、濕度。為每一個(gè)需要實(shí)時(shí)訪問(wèn)的底層接口建立一個(gè)線程和事件處理類，通過(guò)自定義事件，在事件處理對(duì)象中將事件發(fā)給當(dāng)前GUI窗口或進(jìn)行其他處理，需要進(jìn)行底層事件處理的窗口類實(shí)現(xiàn)自定義事件處理函數(shù)customevent。如，對(duì)底層溫濕度計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問(wèn)，將得到的數(shù)據(jù)保存在自定義事件類中，通過(guò)事件處理類將自定義事件對(duì)象發(fā)送到當(dāng)前窗口，當(dāng)前窗口取出數(shù)據(jù)并顯示在窗口上。

開(kāi)機(jī)后需要運(yùn)行的程序：1）GUI主進(jìn)程；2）配置文件讀取或建立，根據(jù)配置文件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，把需要常駐內(nèi)存的參數(shù)用一個(gè)類包含，生成全局對(duì)象，供所有模塊讀取。其他參數(shù)由需要的模塊臨時(shí)讀取此類包含：壁紙文件路徑、背光延時(shí)按鍵音 按鍵音音量、信息提示音

信息提示音音量、鈴聲、鈴聲類型、鈴聲音量、免擾設(shè)置、電子相框默認(rèn)播放文件夾、電子相框播放間隔、TV輸出設(shè)置-輸出制式。完成好的樓宇對(duì)講的主界面如圖3所示。

圖3 樓宇對(duì)講的主界面Fig.3 Building interphone Lord interface

4 結(jié)束語(yǔ)

嵌入式Linux是目前流行的嵌入式系統(tǒng)解決方案，而嵌入式GUI是嵌入式Linux不可缺少的組成部分。本文通過(guò)分析、比較目前流行的幾種嵌入式GUI，選擇了嵌入式Qt作為研究對(duì)象并對(duì)其進(jìn)行了深入討論。在此礎(chǔ)上完成了基于嵌入式Qt的樓宇對(duì)講系統(tǒng)GUI平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，文章還對(duì)嵌入式Linux的移植做了論述，對(duì)系統(tǒng)的軟件構(gòu)架進(jìn)行了描述，最后還給出了所做項(xiàng)目GUI的截圖，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并可為其他嵌入系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供價(jià)值。

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