一種基于Linux的智能家居聯網管理方案

　　3　氣體流量的檢測

　　氣體流量測量采用的是MF4000系列氣體流量計，MF4000系列質量流量計是美國矽翔微機電專為管徑為3~8 mm的氣體管路中的低速氣流的流量計量而設計。卡口式設計為用戶提供簡便的安裝，滿足用戶測量多氣體管路的需求。塑料卡口可輕松的進行機械接口轉換，應用于不同的低成本環境，內置安全插件可適用于更寬的應用，MF4000系列氣體流量計技術參數如表1所列。

　　表1　MF4000系列氣體流量計技術參數

　　智能家電控制芯片為傳統的8051系列單片機，單片機與氣體流程傳感器通過RS232通信，整個通信過程單片機作為主機，傳感器作為從機，它們采用點對點(或點對多點)主從式工控網絡的半雙工異步傳輸模式，主機和從機之間用輪詢的方式來進行通信。只有主機才能啟動通信，沒有接到主機請求，從機不能主動發送信息。主機向從機發送任務報文，從機接收到主機的任務命令后返回響應報文并執行相應操作。除了發送響應報文外，從機只能處于接收狀態。主機的每一次查詢都是以一個報文(幀)的數據傳送給從機。其通信流程如圖3所示。

　　圖3　單片機與傳感器/流量計的RS232串行通信流程

　　對于RS232協議，用固定的字符0x9D標識一幀數據的開始。數據傳輸通信時，幀頭(地址)的識別是非常關鍵和重要的。一般解決此問題的方法是：找到所要傳輸的數據中不可能出現的特征數據，再將此特征數據作為幀頭發送。但是，這種通信方式中，一方面特征數據一般較難找到，大多數情況下都需要用數個特殊字符組成特征數據作為幀頭;另一方面由于增加了較多的無用字符(相對于有用數據而言)，從機不得不對特征數據進行解碼，使得通信時間延長，造成該從機的時間浪費。本協議采用1位幀頭(地址)標志位來解決幀頭(地址)的識別問題。

　　具體方法為：主機首先禁止奇偶校驗，同時設置奇偶校驗位為Mark標志(相當于設置幀頭標志位DS為1)，再向從機發送幀頭(地址)。此時，正處于幀頭(地址)監聽狀態的從機收到主機發來的幀頭(地址)后，進入中斷服務例程，讀取主機發送的幀頭(地址)是否正確，當確認正確后，從機進入數據接收狀態并等待主機發送數據;否則，仍處于幀頭(地址)監聽狀態并等待主機發送下一個幀頭(地址)。主機接著禁止奇偶校驗，同時設置奇偶校驗位為Space標志(相當于設置幀頭(地址)標志位DS為0)，再發送數據，進入數據接收狀態的從機將正常接收所有數據，然后向主機發送響應報文，最后釋放總線并重新進入幀頭(地址)監聽狀態。

　　單片機通過串口與傳感器通信，可以方便地采集到瞬時流量和累積流量，可記錄自上電以來瞬時流量的最大值和最小值，具有超量程指示功能。

　　4　Linux移植及Qt應用程序開發

　　本系統在TQ2440開發板上移植了Linux操作系統，并在此嵌入式操作系統平臺上進行了簡易家居智能控制平臺的開發。Linux移植及Qt應用程序開發步驟如圖4所示。

　　圖4　Linux移植及Qt應用程序開發步驟

　　首先是配置開發板所需要的環境軟件。在開發板環境建立中，要注意的是對于沒有串口的機器，一定要先安裝USB轉串口的驅動，而在安裝時務必注意將電腦與板載串口的波特率設置為一致。這個沒設置好，串口通信會有問題。除此之外，還需安裝好串口調試工具及程序燒錄下載工具。

　　其次是搭建Linux交叉編譯環境。一般的電腦上都是Windows操作系統，要開發Linux嵌入式操作系統，需要安裝虛擬機(例如VMware 等)、基于Linux內核的相關操作系統(例如Fedora)和交叉編譯器。虛擬機是用來承載Linux操作系統在Windows機器上運行而設置的，就像虛擬光盤一樣，是個虛擬的。交叉編譯器，是用來編譯和產生系統開發過程中各種鏡像文件。

　　接著進入移植過程。移植時一般順序為：編譯Uboot→編譯內核→構建文件系統。

　　最后是Qt應用程序開發。本系統是基于圖形界面開發的。Qt程序開發需要先建立Qtopia開發平臺，然后進入編譯目錄，執行編譯腳本，無誤退出后，再編譯應用程序。編譯應用程序時，只需進入每個程序目錄，執行make命令。然后，將編譯好的程序的可執行文件拷貝到文件系統的鏡像目錄中，最后將編譯生成的.bin文件燒錄到開發板中即可。

　　結語

　　本文描述的是一種簡易可行的智能家居聯網方案，其具有成本低、易于實現、組網容易等優點，但對于更復雜的互動功能還存在一定的欠缺。但基于上述主控平臺，只需要調整智能家居的內部局部通信網絡就可以實現更加完善的智能家居功能。例如可以不修改主控電路，利用WiFi或ZigBee網絡來重新組建家居設備網絡。