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湘潭大学嵌入式系统解决方案之万能遥控器班级：11电子三班姓名：曹运恺、刘国全家电万能遥控器需求分析：随着科学技术的进步和社会发展水平的提高,传统的家用电器已经逐渐无法满足现代家庭的需要,人们需要能够自动获取外界信息、能与其它家电协同合作并具有智能化的信息家电,因此信息家电和智能家居的出现与发展是未来家庭智能化发展的必然趋势,智能家居也为人们提供了一个舒适、安全、方便和高效率的生活环境。 我们针对智能家居中可以利用遥控器对信息家电进行遥控的特点,提出了一个可以控制智能家居中所有信息家电的万能遥控器。该万能遥控器是在一个智能家居中家庭网络上的任何家用设备都可以使用的一个遥控器，是完成用户与智能家居系统对话的人机界面。它具有双向功能，通过该遥控器可以实现对家用设备的控制和对各种家居设备状态的监测。它可以控制家电设备的工作，如设备的启停、工作状态和参数的改变等，还可以通过控制器进行监控，例如看到室内的温度、查看卫生间的灯是否已经关闭、热水器是否还在加热等等。产品特点： 1. 界面动态生成，适应不同需要。万能遥控器的界面是导航生成的，界面以及界面上的界面元素信息都是动态生成。这主要是由用户需要控制的家电是不可掌握的这一需求来决定的，当用户的操作请求需要更换显示界面时(如用户按下标识空调的按钮需要控制空调的预设温度)，遥控器将实时向家庭网关发出更换界面申请，家庭网关查询数据库的相关界面组件信息，将数据返回到遥控器，遥控器通过界面装配器动态的生成界面将之呈现给用户；2. 易于升级、更新。在本遥控器中界面生成是实时的、动态的，而且界面元素信息是根据家庭网关上数据库中的信息实时更新的。因此如果家庭中由于信息家电升级等原因造成IAIDL变换的话，界面可以随时更新，而不会造成家电有了小变动导致界面不匹配的错误情况发生；3界面控制简单，学习容易。在万能遥控器中我们设计添加触摸屏以及数字键盘，通过该组外设的添加真正做到界面友好，方便用户学习、使用，适用于最广大的用户群。结构设计：万能遥控器的基本结构万能遥控器具有双向功能，它通过显示、按键与用户完成信息交换，通过无线接口与家庭网关交换信息。其简单的结构图如下图所示。从图中我们可以看到万能遥控器的结构与传统遥控器很类似，区别只是在于万能遥控器的双向数据传输和与家庭网关之间的网络连接方式。作为一种手持设备，万能遥控器的人机界面我们采用触摸屏加键盘的方式；而网络传输采用无线蓝牙，因为无线蓝牙作为一种日益成熟的技术，拥有良好的性价比和众多可供选择的解决方案。这种触摸屏、键盘加无线蓝牙的组合是一个性价比比较好万能遥控器组合。但在本设计中我们采用触摸屏、键盘加CS8900A网卡芯片来作为实现万能遥控器的组合。万能遥控器实现层次结构万能遥控器作为一个嵌入式系统来说，它与一般的嵌入式系统具有相同的层次结构，即都是由嵌入式芯片、嵌入式操作系统与应用程序三个层次所组成。但由于万能遥控器主要实现的是界面的动态生成，所以在嵌入式操作系统的上方我们还将需要一个适用于嵌入式系统的图形用户接口叫MiniGUI。结构图下： 万能遥控器的逻辑结构万能遥控器通过网络连接到家庭网关，完成远程用户认证、接收家电设备接口信息、提交远程服务请求、接收服务结果等功能，以此来实现万能遥控器控制家电设备、监测家电设备状态的功能。万能遥控器由结果拆装器、服务装配器、接口转换器、界面动态生成程序等几部分组成，其逻辑结构图如下图所示。接口转换器：将从家庭网关上发送来的信息收包、解析，并将结果以万能遥控器能接收的格式重新打包发送给万能遥控器。服务装配器：通过界面获得的有关信息家电的相关操作命令，找到相关操作的信息家电以及该家电实施该命令的操作接口，提交实施该操作的服务请求，并将该服务请求以家庭网关接收的固定格式打包、发送给家庭网关。结果拆装器：将收到的服务结果信息按信息家电属性、操作、互连信息等相关的界面元素分解。界面动态生成：本遥控器中的界面是导航生成的。收到服务请求返回的结果后，理解由结果拆装器所形成的界面元素信息，通过界面生成应用程序从图形对象库中调用与结果元素相对应的组件，动态生成万能遥控器的显示界面。图形对象库：万能遥控器生成界面的相关图形组件的集合。万能遥控器事务流程图万能遥控器的功能主要有两个，一是查询家电设备的实时状态；二是控制家电设备，实现家电设备状态的转变。下面就这两个功能设计事务流程图 : 界面生成器界面生成器是本嵌入式系统的主要应用程序，它的功能就是将在家庭网关中存储的中间信息提取出来，形成客户端的可视化操作界面；其主要工作有接收、发送与家庭网关相交互的信息，对信息进行语义、语法解析，由语义、语法解析的结果按既定规范调用图形组件生成界面，并且负责管理、布局界面元素等。 界面生成器形成的操作界面完全由网关中的家电信息决定，因此在设计界面生成器时它的界面生成过程应该是灵活的，生成的界面是根据家电的特性而不断变化的，具有多样化、简单易用、完整显示设备所有信息等特点。它的界面生成过程主要如图所示：界面生成器的原理：我们的界面生成器实际上就是一个Application，而生成的每一个具体界面就是一个Fo珈对象，界面中的每个元素就是一个control对象。由此我们可以知道实际上界面生成器的工作原理就是：与家庭网关建立网络连接，该Application生成第一个固定Form对象，即首页面，由它所含control对象的动作触发一个事件，该事件的处理过程即为将该对象所含的控制信息打包，通过与家庭网关的连接发送查询信息到家庭网关，家庭网关解析该命令、查询数据库、将结果打包返回，而Application收到该信息，对该信息进行解析，生成下一个Form对象，并由该信息中的内容分别调用不同的control对象，组成下一个Form对象所包含的组件元素，而每个组件元素的触发又分别对应不同的事件，由此循环生成Form对象以及该对象中的Control对象，完成界面生成过程。界面实现示例万能遥控器的初始界面是一个固定的界面，从初始界面开始界面是导航生成的，由用户的操作发送相关的命令，该命令按协议与网关进行交互并由网关返回的信息生成下一个界面。如下为万能遥控器初始界面：而对于其他设备类型主要有电视、空调、音响、电冰箱、灯、洗衣机等六类。家庭网关收到“设备类型获取请求后，向网关数据库设备类型表查询相关的信息，并将上述六类设备类型的信息发送回遥控器。根据消息界面生成器相应调用六个按钮，并按设备类型分别在界面上布局，加个“返回主菜单”、“返回上一级”两个按钮，生成如图所示的家电列表界面。返回主菜单：向网关发送请求，并返回初始界面。返回上一级：向网关发送请求，返回前一个菜单。六类家电设备类型按钮：这类按钮将向家庭网关发送生成相应家电类型中所有家电位置及家电类型信息的请求，如按“电视按钮，则向家庭网关发送请求要求查询智能家居网络中现有的所有电视类型的家电信息，即“设备列表获取”请求。本设计中我们设定家居中已注册两台电视，一台电视位于客厅，一台电视位于卧室。根据网关发送回来的这两台电视的列表信息，遥控器调用按钮分别表示该电视，加上“返回主菜单”、“返回上一级两个按钮并布局，生成如图所示的电视列表界面。如果选择“客厅电视”，则“客厅电视”按钮生成的电视控制界面如图所示：上述家电完备信息界面的生成过程。上述界面的生成大致可以分为三个部分，即属性信息的界面元素生成、操作信息的界面元素生成与设备关联信息的界面元素生成。这三个部分的界