基于GD32 MCU的綠色智能家居

3.1.1 主控芯片——GD32MCU

　　本文采用的GD32MCU，型號為GD32F103VKT6，該芯片具有3072KB的FLASH、96KB的SRAM、10個基本通用定時器、2個高級定時器、2個基本定時器、5個UART、3個12位16個通道ADC、2個12為DAC、以及看門狗(WDG)、內部時鐘(RTC)、I2C、SPI、CAN2.0、USB2.0等豐富資源。

3.1.2 GSM模塊

　　GSM主要用于短信報警，該型號為SIM300，利用GD32MCU的UART與該模塊進行通信，通過發送AT指令可以在主人家里遇到狀況時以短信形式告知主人。

3.1.3 TFT觸控彩屏

　　采用320*240分辨率2.8寸TFT電阻屏，利用GD32外部存儲控制器(EXMC)總線直接驅動TFT數字彩屏。這種方案對相應的寄存器進行配置后就可以自動向TFT數字彩屏發送數據，無需CPU參與，讓CPU有足夠時間來處理其他程序。

3.1.4 輸入控制

　　采用了4*4按鍵和彩屏觸摸輸入控制，可選擇任意一種方式進行各項操作，例如，鎖屏、鎖定系統、修改報警溫度、修改時間、修改密碼、修改通知手機號、關閉各種報警開關等。采用GD32MCU進行這些復雜的操作編寫系統運行穩定、順暢、進行仿真調試方便。

3.1.5 光控LED

　　采用GD32MCU的內部ADC采集光敏電阻電壓，從而實現LED白天自動關、晚上自動開啟的功能。

3.1.6 紅外檢測

　　紅外檢測裝置由發射管和接受管構成，接受管是個具有光敏特征的PN結，通過LM393比較器后可以得到供MCU識別的IO電平，需要注意的一點是，比較器輸出結構一般是集電極開漏(OC)，需要注意到GD32MCU的IO口可以配置多種模式，例如輸入口有上拉輸入、下拉輸入，輸出口有推挽輸出、開漏輸出。

3.1.7 其他模塊

　　該家居模型還安裝了DS18B20溫度傳感器、人體熱釋電紅外傳感器和采用內部PWM驅動的報警蜂鳴器，由于篇幅有限，故不贅述。

3.2 智能家居模型軟件構架

　　軟件架構如圖2所示，程序初始化后進入主循環，初始化主要包括了系統時鐘、溫度傳感器、FLASH存儲器、圖形界面、蜂鳴器、報警和定時器的中斷初始化。主循環的主要任務是控制顯示屏背光、顯示屏界面元素的刷新、按鍵的處理等。其中按鍵處理子程序有多個，根據程序所處的不同狀態，會動態掛載不同的子程序。定時器3負責三個任務，其中按鍵掃描的頻率比較高，通過隊列方式傳遞鍵盤數據;門禁的定時用于產生自動關門信號;每隔一段時間檢測一次溫度。定時器6負責門禁檢測，通過紅隊對管對進出門進行掃描，同時也提供震蕩頻率驅動蜂鳴器進行報警。所有定時器管理的任務都只實現檢測，通過消息的方式傳遞檢測到的數據，主循環的任務根據共享內存中的數據完成相應任務。

4 智能家居模型實現的功能

　　在智能家居模型中充分利用了GD32 MCU的內部資源和相應功能，模擬了智能家居的場景，系統啟動后，采用菜單操作，可設置密碼、修改預存手機號碼、修改異常溫度值，還可通過短信方式獲取系統密碼，具有太陽能發電和風能發電功能，通過紅外方式檢測進出門，利用熱釋電紅外傳感器檢測非法入侵，可將火災和非法入侵等信息利用短信進行報警，還實現了溫度檢測和電子鎖等功能，在后續工作中將增加手機APP客戶端控制功能。

5 GD32 MCU應用前景

　　該MCU產品主要面向工業和消費類嵌入式應用，如圖5所示，GD32 MCU適用于工業自動化、人機界面、電機控制、安防監控、智能家居家電及物聯網等領域。

　　中國的IC行業在全球中一直處于落后的地位，很多電子產品的核心IC都來源于國外半導體廠商。2014年12月12日，在《電子產品世界》雜志舉辦的“2014年度電子產品世界編輯推薦獎”評選中，兆易創新 GigaDevice GD32 系列Cortex-M3內核微控制器系列產品獲得“最佳本土芯片”大獎。相信在不遠的將來，GD32 系列MCU將得到更廣泛的應用!

參考文獻：

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