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基于嵌入式系统家居控制系统研究探讨

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  摘要:当前,家庭智能化技术迅速发展,家庭智能控制器成为智能家居系统的关键。基于嵌入式系统的家居控制系统成为了我们开发研究的重点之一。本文在研究分析国内外大量家居控制系统的基础上,提出了一种实现家居控制系统:即把控制模块与操作系统有机结合起来,外加各种传感器组成了一个嵌入式系统家居控制系统。
  关键词:嵌入式系统;家居控制系统;研究;探讨
  中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 05-0000-02
  Home Control System Research Based on Embedded System
  Zhou Zuhua
  (Vocational and Technical College,Guizhou University,Guiyang550003,China)
  Abstract:At present,the rapid development of family intelligent technology,the family intelligent controller of home intelligent system is the key.Home control system based on embedded system has become one of our development focus of the study.Based on the study of a large number of home and abroad on the basis of the control system,a home control system to achieve:that is, the control module to combine with the operating system,plus a variety of sensors embedded home control system.
  Keywords:Embedded system;Home control system;Research;Discussion
  一、嵌入式系统家居控制系统的硬件设计及功能
  对基于嵌入式系统家居控制系统的进行研究探讨,就需要我们对其硬件进行科学合理的设计,并充分实现其功能作用。因此,在设计嵌入式系统家居控制系统的时候,我们必须要充分考虑到控制系统的科学、稳定、扩展等特点。这样,就要求我们必须把嵌入式系统家居控制系统的硬件设计当作其中最为核心的组成部分来进行,尽量优化设计,最大限度地发挥其功能作用。一般情况下,我们可以把嵌入式系统家居控制系统设计成为核心模块和控制模块两个部分。在嵌入式系统家居控制系统中,核心模块主要用来构建嵌入式控制系统的,而控制模块则主要是一些位置处于外面环境的接口所组成的。实际上,嵌入式系统家居控制系统的硬件主要有:核心模块主要是由处理装置(如微处理器等)以及处于外面环境中的存储芯片等所组成的。就嵌入式系统家居控制系统的发展而言,三星公司所生产的S3C2440微处理器使用最多最广。这是因为,S3C2440微处理器被广泛应用到多媒体软件、便捷式通信产品等嵌入式系统内,同时还能够比较轻易地运行到Windows CE中。此外,因为整个嵌入式系统家居控制系统的实现要求比较高,所以采用三星公司生产的S3C2440微处理器则能够很好地满足了这些要求。处于外面环境中的存储芯片,即控制模块则采用芯片,通过串口信号线与微处理器相互连接,同时通过CPU进行控制。不过,这样需要增加相应的驱动线路。但是其触摸屏则采用了四线电阻式,直接把它同CPU相互连接起来。
  二、嵌入式系统家居控制系统的软件设计及功能
  通过Windows CE操作控制系统可以实现和满足嵌入式系统家居控制系统对实时性以及网络功能的具体要求。不过,我们也必须同时综合考虑开发成本以及难易程度等因素。此外,Windows CE操作控制系统具有比较好的用户界面,而且比较容易于操作、控制和管理等。同时,在嵌入式系统家居控制系统中,我们主要是应用层面的开发与研究。因此,选用Windows CE操作控制系统比较适合,也比较划算。但在Windows CE操作控制系统产品的开发过程中,有以下几个方面的重要内容值得我们重视:一是驱动程序的研究开发;二是内核定制;三是应用程序的研究开发等。以上几点在嵌入式系统家居控制系统极为重要与关键。而微软在这些方面都提供了比较好的开发工具,因而也就成为了内核定制以及应用程序研究开发的重要工具之一。
  (一)嵌入式系统家居操作控制系统的平台定制
  在嵌入式系统家居控制系统中,其硬件平台成功组建以后,我们必须结合具体的家居应用实际,针对特定的硬件定制嵌入式操作控制系统,这也是本文研究和探讨的重点。可以这么说,要想直接在嵌入式系统家居控制系统的硬件平台上编写相应的软件是相当困难的,因为嵌入式系统家居控制系统资源受到极大的限制。当前,人们通常是采用宿主机或者目标机等的方式进行,即就是首先在相应的电脑上编写控制程序,接着应用交叉编译方式,从而生成在目标平台上可以运行的二进制程序或文件,最后一个步骤是下载到相应的目标平台上运行,进而实现其功能与作用。但是,在进行嵌入式系统家居控制系统研究开发以前,我们必须首先要建立和配置好交叉研究开发的环境与条件。Windows CE操作控制系统作为一个很好的平台,其定制过程主要包括以下几个方面:一是确定并选择操作系统的基本配置,并且要为特定的操作控制平台确定和选择相应的微处理器以及支持包等。二是利用标准研究开发向导,并根据Windows CE操作控制系统的基本架构,结合目标硬件设备研究开发、添加适当的组件、设备驱动程序等,创建一个定制的平台。如果可以,就对一些配置文件进行修改之后,再培植所需要的功能模块中去,与此同时通过编译进而生成相应的镜像文件。三是应用串口、网络或USB等把编译生成的相应镜像文件下载到目标设备中,可以使用调试工具查看Windows CE操作控制系统的运行情况,并可以随时进行调试或修改。若有必要,可以重新进行配置、封装、调试以及修改等,直到达到用户的要求为止,从而更好地实现嵌入式系统家居控制系统的功能。四是最后需要导出相应的软件研究开发工具包,在运行后安装到系统中,从而使得系统可以进行特定硬件平台的应用程序研究与开发。
  (二)嵌入式系统家居控制系统驱动程序的研究开发
  通常情况下,由于嵌入式系统家居控制系统的驱动程序涉及到中断驱动程序和GPIO 驱动,因此可以采用单片驱动程序和分层驱动两种方式进行。在这里,单片驱动程序我们就不用多说了,而主要研究分层驱动程序。分层驱动程序主要由两个部分组成,即模型设备驱动程序依赖平台的驱动程序。微软为连接驱动程序提供了相应的设备驱动程序,模型驱动程序对于平台来说都是通用的,也就是同时都是源代码和库。总体上看,模型驱动程序主要执行以下任务:一是连接设备驱动程序提供器接口;二是把不同的操作控制系统连接在一起;三是负责与系统控制模块与内核之间的通信,与此同时,也包括诸如中断控制等一些复杂的操作。而设备驱动程序接口主要是供模型设备驱动程序调用,主要由模型设备驱动程序提供。而对于分层驱动程序方面,编写驱动主要就是要编写直接操作处理器中寄存器的相应数值和操作系统平台中传递的参数。通常,它们在操作控制系统的层面上,通过传递数值和返回参数,修改和获取S3C244的相应数值,并通过调用相关应用程序来实现需要的控制功能。
  (三)嵌入式系统家居控制系统应用软件的研究开发
  作为微软公司研究开发的Windows CE操作控制系统具有与Windows系统基本一致的功能与作用。当然,Windows CE操作控制系统的研究开发也有着自己显著的特征。对于Windows CE操作控制系统应用软件的研究开发,我们应当注意以下几点:首先,必须使用Unicode字符集的程序。其次,程序代码应当做到和最小,因为嵌入式设备一般都没有太大的空间容纳像台式电脑那样的内存,如果程序过大,运行的时间就会延长。再次,Windows CE操作控制系统应用软件的程序主要是通过驱动程序读取。直接获取与S3C2440端口相连的传感器的状态和数值后,把相关信息返回Windows CE操作控制系统应用软件的程序中,程序再根据传感器的状态及数值又把关联的信息通过调用串口驱动程序,发送相应的命令并传给有关功能模块,随后该模块发送信息到用户手机,用户就可以随时看到家中的变化。倘若用户要对家中的一些设备进行操作,就可以应用发送信息的方式把控制信息传给有关功能模块,该功能模块再将此信息又传到Windows CE操作控制系统应用软件的程序中,这时应用程序就可以控制相应的端口了,进而满足用户的具体要求。
  三、结束语
  在当今社会,随着家庭智能化技术的全面快速发展,家居控制系统的重要意义和作用越来越凸显在人们的面前,这也是嵌入式系统家居控制系统的关键所在。因此,我们必须结合实际,坚持以先进的现代科学技术和通信技术为前提与基础,尽力做到以嵌入式系统为技术核心,不断优化家居控制系统的结构与功能,保证其功能全面、性能稳定、耗能低下等特征,促进其全面快速健康发展,更好地为人们提供方便快捷的服务。
  参考文献:
  [1]赵静,梅军.嵌入式智能家居控制系统的研究与设计[J].今日电子,2010,2
  [2]彭小军,李荣.基于ARM的嵌入式智能家居控制系统研究[J].低压电器,2009,18
  [3]郭海杰,吴飞,雷必成.嵌入式智能家居控制系统的研究[J].福建电脑,2009,3
  [作者简介]周祖华(1986-),男,苗族,贵州人,单位:贵州大学职业技术学院,研究方向:电子信息科学与技术。
  

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