基于Android手持設備的智能家居遙控系統研制

　　智能手機軟件啟動后，若為首次使用，首先需要刷一下電視機中的NFC標簽或掃描智能電視屏幕上動態生成的二維碼，以獲取智能電視的IP、MAC地址和端口信息。如圖2，以基于NFC的配對方案為例，智能手機接近電視中的NFC標簽時，手機中的NFC讀卡器會將事先寫入NFC標簽中的電視機的IP、MAC地址信息讀取出來，并通過通用異步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART)接口將其傳遞給手機主控芯片。主控芯片獲取該IP和MAC地址信息后，將其存儲在自身存儲區中。其中，NFC讀卡器可選取德州儀器公司的TRF7970(射頻收發器)和MSP430(單片機/基帶控制器)組合。之后智能手機進行Socket初始化并向智能電視對應的IP地址和端口發送連接請求。智能電視的受控端軟件在指定端口接收到該連接請求后，建立Socket連接。至此，遙控器與智能電視間的初始化綁定配對過程完成，且建立了封閉的通信連接關系。此時遙控器與智能電視之間已經通過彼此的MAC地址建立了互為指向的綁定關系，且可通過MAC地址進行設備的唯一性標識。之后，如果遙控器偵測到有廣域網連接，則向廣域網云端服務器(固定IP地址)發送綁定成功的控制雙方的MAC和IP地址。

2.2 遙控指令處理

　　初始化綁定完成后，遙控器端軟件監測用戶是否按下了在觸摸屏界面上顯示的遙控按鍵，如果有按鍵事件，則將其通過Socket接口發送至受控端。智能電視進入正常播放界面后，受控端軟件在后臺以Service形式運行。受控端軟件監聽并接收到來自遙控器端的遠程控制指令后，解碼并執行接收到的遙控指令所對應的操作：比如增大音量、減小音量、調臺(頻道+1)、調臺(頻道-1)等基本操作。可選的，在執行完某指令對應的操作后，受控端軟件向遙控器端發送該指令的響應。遙控器接收到該指令后，結束本次用戶遙控行為觸發的軟件流程，回到監聽用戶遙控按鍵行為的狀態。整個系統軟件主流程如圖3所示，受控端軟件主流程如圖4。

2.3 廣域網場景下的遙控

　　如圖1，在廣域網場景下，位于云端的擁有固定IP地址的服務器負責維護遙控器與受控設備之間的網絡與綁定配對關系列表，該表主要字段包括：發包設備的設備類型(遙控器或受控設備)、遙控器MAC地址、遙控器IP地址、受控設備MAC地址、受控設備IP地址等。云端服務器基于該列表進行遙控指令包的轉發。接收到遙控指令包時，首先解析提取該包對應的遙控器與受控設備的MAC地址對，之后根據該MAC地址對確定受控設備IP地址，并向該IP地址轉發遙控指令包。

3 運行結果

　　如圖5所示，遙控器端軟件正常運行時，在遙控器操控界面共有5個功能按鍵，分別是“靜音”、“音量+”、“音量-”、“頻道+”、“頻道-”。當遙控器端連接好智能電視并需要進行功能操作時，用戶直接點擊相關按鍵即可。基于國內某品牌電視廠商的LED32EC智能電視機進行功能擴展與實驗，經實測，局域網內時延遠小于1秒，廣域網場景下的時延受運營商網絡影響，網絡負載正常時約為2秒左右。基于NFC的配對綁定操作可在500毫秒時間內完成，大大縮短了傳統遙控器的配對綁定時間。

4 結論

　　本文論述了基于Android智能手持設備的智能家居遙控系統的設計與實現。所研制遙控系統在局域網和廣域網環境中分別進行了實測，功能和綁定、控制時延等指標達到了預期的設計要求。所研制遙控系統較傳統的專用遙控器具有節省材料、支持多功能多類型智能家居設備遙控、支持廣域網遠程遙控、安全便捷的初始化綁定等優勢，可廣泛應用于智能電視、智能空調等智能家居設備的遠程遙控。隨著物聯網、移動互聯網時代的到來和Android智能手機的普及，該系統在智能家居領域有著較為廣泛的應用前景。

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