侯澤民 巨筱

摘要：論文主要介紹了一種基于ARM的家居安防監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是Linux環(huán)境下基于ARM的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)利用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，融合了用戶的個性需求，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實(shí)現(xiàn)了“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：智能家居；嵌入式系統(tǒng)；ARM處理器

中圖分類號：TP313 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）23-5523-04

家居的智能化系統(tǒng)概念起源于上世紀(jì)70至80年代的美國，隨后，傳播到日本、歐洲等國并且得到了良好的發(fā)展。在我們國家，智能家居這一概念推廣的比較晚，大約在90年代末家居智化系統(tǒng)才得以完全進(jìn)入國內(nèi)，但是發(fā)展速度驚人，到今天已有很多智能化小區(qū)及住宅。

所謂智能化家居就是現(xiàn)代電子技術(shù)、自動化技術(shù)以及通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它能夠智能的自動控制和管理家電設(shè)備，對家庭環(huán)境的安全保護(hù)進(jìn)行監(jiān)控、報警，并且還能夠?yàn)樽籼峁┌踩孢m、高效便捷的學(xué)習(xí)、生活和工作環(huán)境。

1 傳統(tǒng)家居與智能家居本質(zhì)區(qū)別

傳統(tǒng)家居與智能家居核心區(qū)別是家居各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)由分散和獨(dú)立的機(jī)械控制轉(zhuǎn)變成了集成和互通的網(wǎng)絡(luò)化控制和管理。與普通傳統(tǒng)家居相比，傳統(tǒng)家居中各種家電設(shè)備都是獨(dú)立和靜止式地承擔(dān)家庭的各項(xiàng)功能，家庭住戶要想實(shí)現(xiàn)這些功能，必須就近、逐個地開啟，隨著各種設(shè)備越來越多地進(jìn)入家庭住宅，各房間功能構(gòu)造和空間分布越來越多樣化，逐個、就近地開啟已經(jīng)不再符合家居輕松、舒適的要求。而智能家居是通過一系列當(dāng)今科技技術(shù)，將各自獨(dú)立和以不同運(yùn)行方式的各種家居設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的集成，依據(jù)“以人為本”和融合個性的需求，由逐個、就近地開啟轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂凶詣又悄艿墓芾砗涂刂疲瑢?shí)現(xiàn)隨時隨地控制室內(nèi)家居和居住環(huán)境。有了智能化家居這個系統(tǒng)平臺，人們的家居生活將會變得的更安全、便利和舒適，更具有藝術(shù)性和環(huán)保節(jié)能。

智能家居的實(shí)現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的一對一的機(jī)械開關(guān)方式，使家庭生活上升到一種智能的系統(tǒng)的管理，其控制方式不僅多樣化而且更具有人性化。

2 系統(tǒng)總體分析

本文基于ARM的家居安防監(jiān)控系統(tǒng)屬于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。作為智能家居，必須有控制各個部分的中心控制器，我們用ARM開發(fā)板代替控制中心，利用外部中斷，也就是4個外部按鍵，來代表事件產(chǎn)生的源，而對應(yīng)的4個led燈作為對事件的響應(yīng)結(jié)果，當(dāng)按下一個按鍵時，對應(yīng)的小燈會變亮或者變滅，以此來驗(yàn)證智能家居的想法的可行性。假如認(rèn)為發(fā)生火災(zāi)或者溫度過高都是一件有響應(yīng)的事件，所代表的就是外部有中斷產(chǎn)生，這時外部按鍵BTN_0按下模擬上述情況，對應(yīng)的led_0會從原來狀態(tài)變亮變滅，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一個小燈會有狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，意味著房間里面發(fā)生了事故或危險，對于更好的發(fā)現(xiàn)并保護(hù)家人的人身財(cái)產(chǎn)安全。其系統(tǒng)框架。

3 相關(guān)技術(shù)

3.1 Linux系統(tǒng)及ARM處理器

Linux是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運(yùn)行主要的UNIX工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了UNIX以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一個性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

Red Hat 6.0是Red Hat公司發(fā)行的Linux 版本，和以前的那些版本相比，Red Hat 6.0增加了很多功能。

ARM內(nèi)核處理器是ARM公司開發(fā)的一系列32bit的RISC處理器內(nèi)核，目前一共有6個系列的產(chǎn)品：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore以及最近最新推出的ARM11系列。目前世界上能夠提供ARM內(nèi)核處理器的著名公司有Intel、Analog Devices、TI、Freescale、 Cirrus Logic以及Samsung等。該文設(shè)計(jì)使用的S3C6410處理器就是Samsung提供的一款采用32bit位ARM處理器。3.2 嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)是一種以應(yīng)用技術(shù)為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件都可以裁剪，適應(yīng)大多應(yīng)用系統(tǒng)，對功能、體積、成本、可靠性和功耗嚴(yán)格要求的特殊用途的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

當(dāng)今，能夠和嵌入式應(yīng)用相結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)有WinCE，VxWorks，Linux等，他們各有特點(diǎn)，但是相對而言，嵌入式Linux更具有明顯的優(yōu)勢。

嵌入式系統(tǒng)的圖形用戶界面系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)實(shí)時操作的一個非常重要的組成部分，伴隨著嵌入式硬件設(shè)備可獲得性的不斷提高，價格上的接連降低以及嵌入式應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大，嵌入式GUI的重要性已經(jīng)變得越來越突出，特別是對那些高性能的嵌入式人機(jī)圖形交互界面的要求也越來越迫切，比如消費(fèi)電子和工業(yè)實(shí)時控制系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 平臺設(shè)備

平臺設(shè)備是組成platform的處理過的設(shè)備，在platform_device結(jié)構(gòu)體中存在一個設(shè)備結(jié)構(gòu)體，與之前的設(shè)備存在差別的是引入了設(shè)備資源。這些設(shè)備資源就能實(shí)現(xiàn)對設(shè)備寄存器，中斷等資源的訪問。對于結(jié)構(gòu)體struct platform_device

4.2平臺驅(qū)動

Linux內(nèi)核中常見的總線有PCI總線，串口總線，SPI總線，單總線等，所以有些設(shè)備和驅(qū)動就可以掛在這些總線上，然后通過總線上的match進(jìn)行設(shè)備和驅(qū)動的匹配。但是有些設(shè)備不屬于這些總線，所以引入platform的概念，對應(yīng)的設(shè)備叫做平臺設(shè)備，對應(yīng)的驅(qū)動叫做platform平臺驅(qū)動。

對于struct platform_driver結(jié)構(gòu)體：

4.3平臺設(shè)備和驅(qū)動的編寫

輸入設(shè)備的結(jié)構(gòu)體struct input_dev，輸入設(shè)備主設(shè)備號一定是13，次設(shè)備號有輸入設(shè)備核心自動分配。對于probe函數(shù)，是設(shè)備的初始化函數(shù)。主結(jié)構(gòu)的申請則調(diào)用函數(shù)struct input_dev * input_allocate_device（void），可以用來申請輸入設(shè)備主結(jié)構(gòu)，并且要對主結(jié)構(gòu)做初始化。主結(jié)構(gòu)初始化：

"evbit" 事件開關(guān)；

"keybit" 鍵值；

"relbit" 絕對精度；

"absbit" 相對精度；

"name" 設(shè)備名字。

注冊輸入設(shè)備主結(jié)構(gòu)int input_register_device（struct input_dev *dev），當(dāng)執(zhí)行完注冊函數(shù)后，/dev/eventX 會自動的生成，也就是說，我們不需要寫字符設(shè)備的代碼，cdev一套函數(shù)不需要我們?nèi)ゲ僮鳌?/p>

4.4模塊的編寫

Linux內(nèi)核三種設(shè)備：字符設(shè)備是以字節(jié)流數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，絕大部分驅(qū)動都是字符設(shè)備，設(shè)備與驅(qū)動程序的通信方式依賴于硬件接口。

塊設(shè)備是與存儲相關(guān)的設(shè)備，塊設(shè)備將信息存儲在固定大小的塊中，每個塊都有自己的地址。數(shù)據(jù)塊的大小通常在512字節(jié)到32768字節(jié)之間。塊設(shè)備的基本特征是每個塊都能獨(dú)立于其它塊而讀寫，磁盤是最常見的塊設(shè)備[20]。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是指網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及部件是連接到網(wǎng)絡(luò)中的物理實(shí)體。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的種類繁多，且與日俱增?；镜木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備有：計(jì)算機(jī)（無論其為個人電腦或服務(wù)器）、集5 結(jié)束語

本文是基于ARM的家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)。該系統(tǒng)能提供安全、健康、舒適、美觀的居住環(huán)境；高科技和發(fā)達(dá)的通信設(shè)施，完備高效的信息終端；自動化、智能化的家電；網(wǎng)絡(luò)化的資源管理方式及購物方式等等。極大地方便了人們的工作、生活。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊亞鋒.基于C8051F005的智能家居室內(nèi)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北京：長安大學(xué)，2012，7.

[2] 李樂.基于嵌入式Web服務(wù)器和ZigBee的智能家居系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].長沙：湖南大學(xué)，2011，7.

[3] Seon Gyu Kim and Sung Ho Cho. Implementation of an Embedded Software Modem Platform [J].Division of Electrical & Computer Engineering， 2006，4（2）：5-9.