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1 引言

　　隨著生活質量的提高，家居智能化已經成為當今時代的一種主流。如何更好的設計智能家居的整體性控制就顯得越來越重要。由于ARM 和觸摸屏的迅速發展，采用更好的GUI，實現友好的界面控制成為了可能；同時由于zigbee 無限傳輸技術的廣泛應用，通過設計zigbee 的協議組網，使ARM 能輕易的通過的串口驅動程序實現智能家居的控制；同時，通過ARM 對萬能遙控器的識別碼的學習，實現了ARM 在智能家居上的多功能應用和智能家居的一體化控制。

2 系統設計概述

　　基于嵌入式智能家居的設計結構框圖如圖1 所示。主要包括以下幾部分。Qt/E 及linux 系統、ARM9微處理器、zigbee 模塊、語音模塊、GSM 模塊、串口和網絡模塊以及萬能遙控器。

　　圖1 智能家居設計結構框圖

　　ARM9 微處理器采用Samsung S3C2440 CPU開發板，系統選擇嵌入式linux 系統，其內核使用2.6.25.8 的內核，nandflash 采用256M 的內存。且由于arm 內核集成了多種外設控制模塊的驅動程序，所以要對其進行必要的裁剪，串口用于連接zigbee模塊。

　　Zigbee 采用TI 公司的CC24430 無線射頻芯片，zigbee 有顯著的低成本、低消耗、網絡節點多等的無線傳輸功能，所以可以將一個zigbee 作為路由，通過一個zigbee 向多個zigbee 傳輸的功能，實現zigbee 的組網的，也有效的延長了zigbee 的傳輸距離。

　　網絡模塊采用CS8900A，通過連接路由器，實現遠程登入。

3 系統軟件設計實現

　　系統采用linux 作為操作系統， 首先基于Qt/Embedded 進行圖形界面的設計，再在宿主機上建立交叉編譯環境，并制作yaffs 操作系統，最后將嵌入式linux 系統移植到ARM9 開發板上。系統通過設計GUI 界面，實現通過觸摸屏對智能家居的一體化控制［1］。文章軟件部分包括嵌入式linux 操作系統的移植、系統界面設計、串口驅動和zigbee 組網設計。

　　在ARM9 和zigbee 的傳輸過程中，有一個智能家居的單元端接口設置。為了區別于不同家庭之間的傳輸，首先ARM9 會有一個各自家庭的主機ID 號設置。在一個家庭的智能化控制上，給路由功能的zigbee 設計八個端口，每個端口有一個ID 號，然后其余的連接路由的zigbee 通過接受各自ID 號的分別傳輸信息，最后，這些zigbee 又分別設置各自的設備號，這樣就去除了干擾，實現智能家居的單獨控制。

　　3.1 觸摸屏和Qt/Embedded 交叉編譯環境的建立

　　在建立交叉編譯環境之前先要進行linux 系統移植，Linux 系統的移植主要主要包括BootLoad 移植、內核移植與裁剪以及文件系統移植等部分［2］。文章選用u-boot 作為BooLload 引導程序。Linux 內核由于其公開性，很容易實現其移植和裁剪。文件系統這采用yaffs 根文件系統。

　　觸摸屏和Qt/Embedded 的交叉編譯環境的建立是linux 系統移植的關鍵部分。其步驟如下。

　　第一步是進行觸摸屏校正，設計中采用tislib-1.4作為觸摸屏的校正。其分為兩步：（1）編譯tislib，產生校正文件。（2）是下載校正文件和庫文件到arm 板，實現五點校正。其編譯過程如下。

　　第二步是Qt/E 的交叉編譯。設計中Qt/E 采用qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0.同時為了方便程序開發，需要安裝X86 版和ARM 版。

　　先在PC 上使用x86 版和qvfb 開發，完成以后再使用ARM 交叉編譯放到開發版上運行。所以需要先解壓一次，然后重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0-x86;再解壓一次，并重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0-arm.Qt/E 的編譯過程如下。

　　最后，設置交叉編譯環境變量，進入系統控制平臺vi /etc/profile.寫入環境變量如下：

　　3.2 Qt/Embedded 編程

　　打開Qt Creator，進入Qt4 GUI Application，分別建立了pro、mai.cpp、dialog.cpp 和dialog.h 文件［3］。智能家居的圖形用戶界面圖2，分為如圖2（a）和圖2（b）所示，下面先說明圖2（a）。quankai-全開按鈕主要是完成控制屋內所有燈光的打開；quanguan-全關按鈕主要是完成控制屋內所有燈光的關閉；woshi-臥室、chufang-廚房、keting-客廳、衛生間-衛生間主要是當按下按鈕時，會進入分別控制它們安裝的具體設備的窗口；tianjia-添加、shanchu-shanchu 按鈕是當添加新的設備和拆除設備時的控制功能。再介紹圖2（b）。下面設置了一些設備，如deng-燈、chuanglian-窗簾、menci-門磁、meiqifa-煤氣閥、kongti-空調，dianshi-電視、bingxiang-冰箱、xiyiji-洗衣機，當按下如圖b 的按鈕時，按鈕會通過槽輸出一個16 進制，這個16 進制將通過串口傳輸給zigbee，然后觸發zigbee 中的控制程序，實現控制設備的作用。

　　下面對幾個重要的連接進行說明。圖2（a）的說明如下：

　　圖2 智能家居界面效果圖。

　　（1） connect（PushButton. SIGNAL（clicked（）），this， SLOT（open（）））

　　當PushButton 按鈕按下時，zhinengjiaju 對話框接受信號，并執行open（）函數，open（）函數中寫如程序，讓其進入下一個對話框--zhinengjiaju1.下面是部分程序：

　　圖2（b）的說明如下：

　　（2）connect（PushButton.SIGNAL（clicked（）），this， SLOT（newslot（）））

　　當按下按鈕PushButton 時，zhinengjiaju1 對話框接受一個信號，使newslot（）函數發出一個16 進制。下面是部分程序：

　　3.3 串口傳輸驅動程序

　　ARM 和zigbee 主要是通過串口實現傳輸。界面設計完成后，通過觸摸觸發按鈕，使按鈕輸出出一個16 進制，zigbee 通過串口驅動接受到按鈕傳輸出的數據，使zigbee 中的程序工作。下面是部分串口傳輸驅動程序源代碼。

　　3.4 zigbee 組網設計

　　Zigbee 的組網主要是由zigbee 的協調器和向zigbee 的節點相互傳輸組成的。主要是用一個zigbee 作為路由，向這個zigbee 下載協調器的程序；再向其余的zigbee 下載節點程序，從而實現一個zigbee 控制多個zigbee 的傳輸過程。以下是部分的智能家居所有編寫的的zigbee 的組網應用程序。

4 結語

　　在智能家居的設計中，一個友好的系統界面（GUI）是非常必要的，友好的GUI 界面更加方便用戶的使用，也促進了系統的推廣。通過ARM 和zigbee對智能家居的控制，很有效的實現無線傳輸控制功能，且由于ARM 可以對萬能遙控器識別碼的學習，可以很容易的設計出一種配合ARM 和zigbee 的遙控器，更家的完善了對智能家居的無線控制功能，更大的適應廣大用戶的需求。

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