采用SX52单片机模拟家庭网关的设计

主CPU的信号引脚都已经连接到用户试验区的周围，有5组共40条信号线。开发使用人员可以在试验区利用这些信号进行相应的外围电路扩展试验。

4 拟系统的设计与实现

4.1 硬件设计与实现

本文选择SX52作为模拟实现信息家电和家庭网关交互的平台是非常合适的，因为我们利用其用户试验区模块扩展外围模块电路(如电冰箱遥控模块)模拟信息家电，以主模块模拟家庭网关，以实现通过远程终端(Web浏览器或者专用控制客户端)对信息家电的控制，本文只讨论利用专用控制客户端，通过串口通讯方式实现对家电的远程控制。

在板上添加了红外遥控发射电路(主芯片CS5104)模拟电冰箱，能够实现对电冰箱的遥控功能，同时为了了解开发系统遥控效果，还添加了遥控接收电路(主芯片CS8206)，可以响应发射电路的遥控信号。还添加了遥控接收端状态LED(9只)用于显示电冰箱状态。硬件构成框图如图2所示，本文只给出包含电冰箱模块的框图，添加其它模块类似。　

图2 系统硬件构成框图

4.2 软件设计与实现

通过专用控制客户端控制信息家电，首先要定义控制协议，让从客户端发送过去的信息被家庭网关解包提取有效信息后能进行协议转换，把控制信息转化为控制命令发送给信息家电，以执行正确的操作，系统工作流程如下：

(1)开发系统板上电后初始化主芯片及各外围芯片。

(2)打开客户端程序如图3所示。

(3)根据需要配置控制电冰箱的各选项，点击“确定”后即启动开发板上的电冰箱模块，然后客户端程序发出的服务请求(包含连接家庭网关的认证请求)，经过开发板上的RTL8019AS,再经SX52解释验证，如果验证成功，在SX52控制下把已经转换的请求信息发送给电冰箱遥控发射芯片，该芯片发送遥控信号遥控接收电路，通过相应的LED显示，从而响应远程控制请求。最后通过观看控制界面上的显示状态与开发板上相应LED显示是否相符(界面上表示温度的滑竿只设计了三个固定温度，在开发板上用三个LED分别显示)，从而检验模拟系统运行成功与否.

图3 专用控制客户端界面

由于考虑到单片机的处理能力，定义单个字符传递控制信息不仅可以节省资源，而且可以缩短响应时间，满足更高的实时性要求。以对电冰箱模块的模拟为例，由客户端程序发送给网关的信息，由网关提取后转发给电冰箱模块，其中的控制协议具体实现如下：用e代表关闭，t代表设置温度(考虑到单片机的处理能力有限，只利用 “高中低”代表温度设定值)，s代表启动/冻速(快速、标准、慢速，启动后默认为标准)，m代表工作模式(省电模式和正常模式)。选择好各选项按 “确定”后，就将控制信息以数据报的形式发送给家庭网关(SX52)，家庭网关再进行解拆包，把来自客户端的有效控制信息提取出来，再转换成为模拟信息家电的电冰箱模块所能识别的形式，最后通过I2C总线发给电冰箱模块。后面相应的灯就按已经定义好的规律变亮或是变暗，表示温度的滑竿的状态也相应变化。

根据上面制定的协议，制作客户端和在相应的文件中进行代码添加和修改，再按以下的步骤完成最后的工作：

(1)制作客户端实现以上协议，并显示电冰箱的控制状态信息，页面外观如图3所示。

(2)修改i2c_uartdemo.src源文件，将其中的串口连接方式改为以太网连接方式，并添加电冰箱初始化代码、中断代码和协议转化模块。

(3)利用汇编/编程器软件SXKey52.exe将文件i2c_uartdemo.src下载到开发系统板，然后利用PC上运行的客户端程序(如图3所示)对开发板上的电冰箱硬件电路进行控制。

5 结束语

本文从研究家庭网关和信息家电出发，选择高性能的8位SX52单片机集成系统并进行软硬件裁剪，成功地利用外围硬件电路和虚拟外围及网络协议软件虚拟模块，搭建了模拟家庭网关和信息家电的嵌入式实验平台，为进一步研究家庭网关和信息家电内部结构以及二者之间的功能分配打下了坚实的基础。

参考文献

[1] 秦勃,章军,基于嵌入式系统的安全网关的设计,微计算机信息,2005年第21卷第8-2 期