基于ARM的智能家居控制器设计与实现

论文摘要

伴随着社会经济水平的提高,人们对家居生活的质量的要求也越来越高。随着计算机与嵌入式技术的生活化,各种智能化、信息化的消费电子产品不断涌现。这些家用电器在方便人们的生活,提高人们的生活质量的同时,也提出了一个问题,如何对家庭中越来越多的信息家电进行有效的控制。智能家居是由欧美等发达国家提出的一种概念,旨在将家庭中离散的信息设备连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视控制和家庭事务的管理。本文针对这一目标设计了一款基于网络平台的智能家居控制器。智能家居控制器是智能家居系统中不可缺少的一部分。本文在ARM平台上,结合嵌入式Linux系统,Internet技术,在智能家居控制器上实现了嵌入式Web服务器、CGI脚本服务体系及后台控制系统。并基于蓝牙技术构建了以智能家居控制器为中心的家庭内部网络。分析并定义了智能家居控制器与信息家电之间的通信方式。用户在任何可以获得Internet的地方,通过web浏览器登录家居控制系统的主控页面,就可以控制自己家中的信息家电。具体如下:本文分析了智能家居的起源、发展和研究现状。对比了当前较为流行的几种可用于构建智能家居内部网络的相关技术,确定以蓝牙技术作为家庭内部网络通信工具。并在文中阐述了实现蓝牙技术串口通信的方法。以ARM9核心开发板搭建了智能家居控制器的硬件实验平台,并阐述了系统实现所需要的软件开发平台的建立过程。描述了引导程序vivi的移植、Linux系统内核的移植、根文件系统的制作、交叉编译环境的构建过程以及蓝牙协议栈BlueZ移植的实现方法。分析了家居控制系统的工作原理。完成了嵌入式Web服务器的移植,描述了CGI服务脚本体系并给出了具体的实现方法。分析并设计了后台服务模块的程序结构及工作流程,描述了实现过程。本文实现了智能家居控制器的网络控制功能。经过模拟平台的搭建及对系统的测试,利用现有网络资源,本文设计的智能家居控制器能够实现与被控端设备的连通及控制信号的发送,实现了对信息家电的控制,基本实现了既定的目标要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统概述
• 1.2 智能家居系统
• 1.2.1 智能家居技术研究现状
• 1.2.2 智能家居技术发展趋势
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 智能家居系统网络技术
• 2.1 智能家居系统网络协议
• 2.2 蓝牙技术与其他无线技术比较
• 2.3 蓝牙协议体系结构
• 2.4 蓝牙协议栈 BLUEZ
• 第三章 智能家居控制平台设计
• 3.1 智能家居控制系统总体结构
• 3.2 控制器的硬件平台设计
• 3.3 控制器的软件开发平台设计
• 3.3.1 创建交叉开发环境
• 3.3.2 建立 NFS 网络文件系统
• 3.3.3 引导程序移植
• 3.3.4 嵌入式 Linux 内核编译
• 3.3.5 根文件系统的制作
• 3.3.6 基础平台测试
• 3.3.7 BlueZ 协议栈的移植
• 第四章 智能家居控制系统软件设计
• 4.1 工作原理分析
• 4.2 嵌入式 WEB 服务器的建立
• 4.2.1 嵌入式 Web 服务器概述
• 4.2.2 嵌入式 Web 服务器 Boa 的移植
• 4.3 CGI 服务程序
• 4.3.1 CGI 规范
• 4.3.2 CGI 应用程序的实现
• 4.4 后台服务程序
• 4.4.1 蓝牙模块初始化子程序
• 4.4.2 蓝牙串口通信子程序
• 4.4.3 设备扫描子程序
• 4.4.4 状态设置子程序
• 第五章 系统测试
• 第六章 结语
• 参考文献
• 致谢
• 在学校期间公开发表论文及著作情况