基于嵌入式的無線智能家居近遠程監控系統

1.1.5 wifi無線通訊

Wifi(wireless fidelity，無線保真技術)即IEEE802.11協議，是一種斷成無線傳輸技術，能夠在數百英尺范圍內支持互聯網接入的無線信號。它的無線電波的覆蓋范圍廣，半徑可達100米，甚至可以覆蓋整棟大樓。此外，wifi的傳輸速度很快，最高可達54Mbps。

wifi定義了兩種類型的設備。一種是無線站，通常通過一臺PC機加上一塊無線網卡構成。另一種稱為無線接入點(Access Point，AP)，它的作用是提供無線和有線網絡之間的橋梁。Wifi定義了兩種模式：infrastructure模式和ad hoc模式。Infrastructure模式，即無線網絡至少有一個有線網絡連接的無線接入點，還包括一系列無線的終端站。Ad hoc模式，也稱為點對點模式(pearto pear模式)或IBSS(Independent Basic Service Set)。

1.1.6 nRF24L01無線組網方案

整個系統采用星形拓撲結構，以一個嵌入式微處理器和主控無線模塊為中心，各個家電端為被控端。組網方案如下圖1.2控制系統軟件設計

1.2.1 操作系統與開發環境

ARM嵌入式服務器采用微軟的WindowsCE 5.0系統。服務器采用Microsoft Embedded Visual C++4.0開發。這個軟件是微軟公司針對WinCE系統推出的開發工具。

1.2.2 端口映射

GPIO是ARM芯片最基本的輸入輸出通道，是控制各種電器的通道。在ARM9平臺上，Windows CE系統將GPIO的實地址(例如2440的GPIO的基地址為0x56000000)映射到虛擬地址空間(CPIO對應為0xB1600000)，這樣，通過對這段虛擬地址空間的操作，就能夠完成對GPIO或者其他片內資源的控制、輸入輸出工作。

1.2.3 網絡通信

本系統運用TCP/IP網絡的API，通過UDP連接，利用數據報式套接字Socket(SOCK_DGRAM)進行數據傳輸。服務器和終端都具有發送和接收功能，可以實現雙工通信，從而遠程監測和改變用電器使用狀態。

1.2.4 手機與PC上的程序

由于服務器是對消息產生相應，手機和PC只需利用SOCKEI套接字，發送相應的網絡消息即可。但要實現實時監測功能，手機和PC也需要能夠接收網絡消息。手機的系統是Windows Mobile 6.0，開發環境是Microsoft Visual Studio 2005開發。PC的系統是WindowsXP，開發環境是Microsott Visual C++6.0。

2 系統測試方案及測試結果

系統在調試過程中，先進行各部分的調試，再進行統調。以下為統調后的測試方案及測試結果。

nRF24L01無線組網測試：NRF24L01無線通信點對點通信收發程序，據實測，該無線通信板，沒有加PA，通信距離室內60米左右，室外空曠地帶可達80米。由于防止其他組別的nRF24L01通訊干擾，采用跳頻通訊，也達到同上點對點的實測效果。在有障礙物的情況下，基本能達到本項目的傳輸控制距離要求。

PWM調節LED燈管測試：從示波器觀測，通過對nRF24L01無線模塊傳輸過來的特征值進而改變Atmega16L的OCR0能在固定的頻率調節占空比，占空比變化明顯，實測對LED燈的PWM控制也達到預期效果。

聲控燈測試：當把光敏二極管給遮住時，用手拍一下掌，此時燈就會亮;當把用光照光敏二極管時，無論外界的聲音響聲有多大，燈都不會點亮。此外，燈還可以通過開光、WIFI和GSM來開啟和關閉。聲控燈的測試達到預期的效果。

ARM主控器測試：通過軟件調用底層BSP驅動，能很好地對GPIO口進行控制，達到預期效果。

傳感器檢測：應用Atmega16L單片機對傳感器進行采樣，然后經過數據處理，能驅動蜂嗚器等報警電路，達到預期效果。

3 結論

家居智能化是社會發展的必然趨勢，而要實現完全高度的智能化控制要求，在很大程度上取決于其控制系統的智能化。而本設計主要是利用GSM模塊和嵌入式系統相結合的平臺，實現通過手機短信和觸摸屏查詢家居環境參數，并控制室內家具設備的功能，建立了一個對家居環境進行遠程監控實現家居智能化的系統。本設計的方案能夠在實現智能控制的同時，達到了遠程遙控的目的，改變了以往智能家居系統只監不控的弊端。