基于Android的智能家居遠程控制系統設計

摘要：針對智能家居遠程控制問題，結合Android終端設備，設計了一套控制信息對用戶透明的遠程空調控制系統。系統底層控制信息通過基于GSM的短消息方式傳輸，實現了對由6臺空調組成系統的遠程控制。系統采用自定義通信協議，在Android端討論并實現了兩種接收返回信息方式——BroadcastReceiver和ContentObserver方式，對Android中的Handler機制進行講解應用。測試結果表明，系統結構設計合理，操作簡單，性能穩定。

引言

遠程控制作為智能家居的一種標志性技術，被廣泛應用于各種智能家居系統中。本文設計并實現了一種智能家居中遠程空調控制方案。本系統基于Android系統客戶端用戶友好型界面和GSM模塊，屏蔽控制信息傳輸處理細節，客戶端采用控件綁定號碼的方式，用戶只需根據終端Android界面提示，即可完成遠程空調控制。相比于以往方案中GSM模塊采用PDU方式進行通信，用戶端需要手動輸入具體命令的模式，本系統采用text文本方式進行通信，傳輸的控制命令僅為數字即可。

本文實現了兩種Android應用中接收短消息的方式BroadcastReceiver(廣播接收者)方式和ContentObserver(內容觀察者)方式，采用Hand ler機制將接收到信息顯示，且對安卓中SQLite數據庫的操作進行闡述及應用。本系統通過接收GSM控制消息的基于LPC1766芯片的集中器傳輸控制消息到各個分控制器，可以同時控制6臺空調，每臺空調對應一個分控制器，具體系統控制端架構見圖1。

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1 系統控制端設計

1.1 硬件設計

本系統采用NXP公司的LPC1766芯片作為集中器的SoC。系統GSM模塊采用華為公司的GTM900-B型號無線模塊，該模塊具有標準的AT命令接口，并提供無線接口用于短消息的收發，且可通過串口通信和嵌入式MCU相連。

本系統葉GSM模塊和集中器通過串口相連。GTM900-B模塊的串口與LPC1766的UART0相連，具體連接見圖2。

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1.2 AT指令

GTM900-B模塊使用了GSM Rec.07.07中規定的標準AT命令，本系統需要使用到的AT命令如表1所列。

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1.3 通信協議

本系統主要通過GSM短消息的方式完成對每個房間的溫度獲取(通過分控制器上的溫度傳感器)和每個房間空調工作模式、溫度的設置，以及關閉房間空調的功能。從安卓終端的角度包括兩個方面的通信——發送和接收。

從安卓終端發送到GSM模塊的控制信息包括三個方面：獲取溫度值，設置某個房間空涮參數，關閉某個房間李調。GSM模塊采用text方式通信，系統將發送的三種控制信息數字化為相同規格：

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其中Sent1表示控制信息類型：“1”表示獲取溫度，“2”表示設置某個房間空調，“3”表示關閉某個房間空調。Sent2表示房間號，取值1～6對應相應房間。Sent3表示當Sent1為“2”時，設置號碼為Sent2的房間空調的工作模式：“1”表示制熱，“2”表示制冷，“3”表示送風，“4”表示除濕。Sent4表示當Sent1為“2”時，設置號碼為Sent2房間的工作溫度。分隔符用冒號表示，主要作為區別控制信息與初始化返回信息的標識符。所以，Android發送端發送的控制信息格式表示為“Sent1：Sent2：Sent3：Sent4”。

對安卓終端接收的反饋消息也包括三個方面：集中器從分控制器得到的溫度信息，設置某個房間空調成功的返回消息，某個房間空調關閉的返回消息。因為這三種消息長度不一致，處理方式不同，系統只對接收消息的前兩位格式化即可完成系統功能，具體如下：

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其中：Rec1表示反饋信息類型：“1”表示溫度信息，“2”表示設置空調返回信息，“3”表示關閉空調返回信息。Rec2表示當Rec1為“2”或“3”時空調返回信息，“1”表示設置或者關閉成功，“0”表示失敗。所以，Android接收端接收的由系統控制端返回的信息中，首先會判斷第1位(即Rec1位)，如果是“1”，則表示返回的是各個房間的溫度;如果是“2”，表示的是設置空調(Sent1等于“2”時)的返回消息;如果是“3”，表示的是關閉空調(Sent1等于“3”時)的返回消息;對于Rce1等于“2”或者“3”，再根據Rce2來判斷相應的返回消息狀態。

1.4 集中器軟件設計

集中器上的程序主要完成系統模塊和GSM模塊初始化，判斷控制信息類型及作相應的處理，向終端用戶返回消息。具體程序流程見圖3。

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其中GucRcvNew=1表示集中器從UART0接收到來自GSM模塊的返回消息，recvfg用來對GSM模塊進行初始化，其初值為0。集中器發送命令at到GSM模塊，如果接收到GSM模塊的“at ok”返回消息，則設置recvfg=1，然后進入switch語句，當recvfg=1時，向GSM模塊發送命令at+cmgf =1，如果返回值為“at+cmgf=1 ok”，設置recvfg=2。當recvfg=2時，向GSM模塊發送命令“at+cnmi=2，2，，1”，如果返回值為“at+cnmi =2，2，，1 ok”，設置recvfg=3，到此GSM模塊初始化結束。如果初始化過程中當集中器發送AT命令后，接收到的不是正確返回值，則設置recvfg=0，重新開始初始化。