基于嵌入式的无线智能家居近远程监控系统

1.1.5 wifi无线通讯

Wifi(wireless fidelity，无线保真技术)即IEEE802.11协议，是一种断成无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线信号。它的无线电波的覆盖范围广，半径可达100米，甚至可以覆盖整栋大楼。此外，wifi的传输速度很快，最高可达54Mbps。

wifi定义了两种类型的设备。一种是无线站，通常通过一台PC机加上一块无线网卡构成。另一种称为无线接入点(Access Point，AP)，它的作用是提供无线和有线网络之间的桥梁。Wifi定义了两种模式：infrastructure模式和ad hoc模式。Infrastructure模式，即无线网络至少有一个有线网络连接的无线接入点，还包括一系列无线的终端站。Ad hoc模式，也称为点对点模式(pearto pear模式)或IBSS(Independent Basic Service Set)。

1.1.6 nRF24L01无线组网方案

整个系统采用星形拓扑结构，以一个嵌入式微处理器和主控无线模块为中心，各个家电端为被控端。组网方案如下图1.2控制系统软件设计

1.2.1 操作系统与开发环境

ARM嵌入式服务器采用微软的WindowsCE 5.0系统。服务器采用Microsoft Embedded Visual C++4.0开发。这个软件是微软公司针对WinCE系统推出的开发工具。

1.2.2 端口映射

GPIO是ARM芯片最基本的输入输出通道，是控制各种电器的通道。在ARM9平台上，Windows CE系统将GPIO的实地址(例如2440的GPIO的基地址为0x56000000)映射到虚拟地址空间(CPIO对应为0xB1600000)，这样，通过对这段虚拟地址空间的操作，就能够完成对GPIO或者其他片内资源的控制、输入输出工作。

1.2.3 网络通信

本系统运用TCP/IP网络的API，通过UDP连接，利用数据报式套接字Socket(SOCK_DGRAM)进行数据传输。服务器和终端都具有发送和接收功能，可以实现双工通信，从而远程监测和改变用电器使用状态。

1.2.4 手机与PC上的程序

由于服务器是对消息产生相应，手机和PC只需利用SOCKEI套接字，发送相应的网络消息即可。但要实现实时监测功能，手机和PC也需要能够接收网络消息。手机的系统是Windows Mobile 6.0，开发环境是Microsoft Visual Studio 2005开发。PC的系统是WindowsXP，开发环境是Microsott Visual C++6.0。

2 系统测试方案及测试结果

系统在调试过程中，先进行各部分的调试，再进行统调。以下为统调后的测试方案及测试结果。

nRF24L01无线组网测试：NRF24L01无线通信点对点通信收发程序，据实测，该无线通信板，没有加PA，通信距离室内60米左右，室外空旷地带可达80米。由于防止其他组别的nRF24L01通讯干扰，采用跳频通讯，也达到同上点对点的实测效果。在有障碍物的情况下，基本能达到本项目的传输控制距离要求。

PWM调节LED灯管测试：从示波器观测，通过对nRF24L01无线模块传输过来的特征值进而改变Atmega16L的OCR0能在固定的频率调节占空比，占空比变化明显，实测对LED灯的PWM控制也达到预期效果。

声控灯测试：当把光敏二极管给遮住时，用手拍一下掌，此时灯就会亮;当把用光照光敏二极管时，无论外界的声音响声有多大，灯都不会点亮。此外，灯还可以通过开光、WIFI和GSM来开启和关闭。声控灯的测试达到预期的效果。

ARM主控器测试：通过软件调用底层BSP驱动，能很好地对GPIO口进行控制，达到预期效果。

传感器检测：应用Atmega16L单片机对传感器进行采样，然后经过数据处理，能驱动蜂呜器等报警电路，达到预期效果。

3 结论

家居智能化是社会发展的必然趋势，而要实现完全高度的智能化控制要求，在很大程度上取决于其控制系统的智能化。而本设计主要是利用GSM模块和嵌入式系统相结合的平台，实现通过手机短信和触摸屏查询家居环境参数，并控制室内家具设备的功能，建立了一个对家居环境进行远程监控实现家居智能化的系统。本设计的方案能够在实现智能控制的同时，达到了远程遥控的目的，改变了以往智能家居系统只监不控的弊端。