[硕士论文精品]嵌入式智能家居控制系统的研究与设计

武汉理工大学硕士学位论文摘要智能家居系统是融合了计算机、网络、自动控制、传感等多种技术，并涉及生态、环境、能源等多个领域的综合性系统性工程。除了要满足自动控制的需求之外，还要实现节能、环保、人性化以及个性化。虽然这些听起来有点理想化，但是，微电子技术和嵌入式系统技术的发展，使得这一切都可以成为可能。本文即阐述了一种实现智能家居的系统结构以及基于嵌入式系统的智能家居终端的实现方法。本文通过对智能家居系统的分析，确定了总体架构设计。针对智能家居系统的特点和所要实现的基本功能，我利用32位嵌入式ARM9处理器3C2410作为智能家居控制系统的控制核心，对控制器的核心电路进行了详细设计，包括对3C2410主控制芯片电路、存储系统电路以及电源电路的设计。按照总体设计方案的要求，又分别对LCD接口电路、USB接口电路以及无线通信模块电路等其它外围接口电路进行了设计，完成整个系统硬件平台的搭建，并针对煤气泄漏报警模块给出了详细的硬件设计。本文同时详细介绍了基于宿主机一目标机交叉开发环境，在PC机上安装WINDOWSCENET42，利用微软提供的PLATFORMBUILDER42工具安装目标平台的BSP及定制WINDOWSCE操作系统内核映像，然后下载内核映象文件到ARM9目标板，最后利用ACTIVESYNC同步软件通过USB电缆使开发板与PC互相通信。利用EMBEDDEDVISUALC40开发工具完成了煤气泄漏报警模块的设计。本智能化家居控制系统还利用无线传输技术手段，克服了有线传输技术的缺陷，通过无线数据通讯模块的收发，实现家居信息报警及对家用电器进行选择性控制，从而最终完成了基于3C2410处理器的软硬件设计。关键词3C2410，智能家居系统，无线传输，WINDOWSCENET武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTSMARTHOMESYSTEMISACOMPREHENSIVEANDSYSTEMATICENGINEERINGINCLUDINGTECHNOLOGIESOFCOMPUTER,NETWORK，AUTOMATION，SENSORSETE，ANDINVOLVESECOLOGY,ENVIRONMENT，ENERGYSOURCESANDEVED_MOREFIELDSINADDITIONTOMEETTHEDEMANDOFAUTOMATION，ITMUSTBEENERGYCONSERVATION,ENVIRONMENTALPROTECTION，HUMANIZATIONANDINDIVIDUATIONTHOUGHITSEEMSALITTLEIDEALISTIC，THEPROGRESSOFMICROELECTRONICSANDEMBEDDEDAPPLICATIONMAKEITCOMETRUETHEDISSERTATIONDISCUSSEDSTRUCTUREOFSMARTHOME，ANDDESCRIBEDADESIGNOFTHECONTROLTERMINALBASEDONEMBEDDEDSYSTEMTECHNOLOGIESBYMEANSOFTHEANALYSISOFSMARTHOMESYSTEM,THEDISSERTATIONDESIGNEDTHEGLOBALSTRUCTUREAIMINGATCHARACTERANDFUNCTIONOFSMARTHOMESYSTEM，ITUTILIZEDTHE32BITEMBEDDEDARMPROCESSOR3C2410ASTHECONTROLLINGCOREOFTHESMARTHOMESYSTEMINTHISDISSERTATIONITDESIGNEDCORECIRCUITOFCONTROLLERINDETAIL，INCLUDING3C2410CONTROLLERCHIPCIRCUIT，MEMORYSYSTEMCIRCUITANDPOWERCIRCUITTOMEETTHEDEMANDOFGLOBALPROJECTDESIGN,ITDESIGNEDLCDINTERFACECIRCUIT，KEYBOARDCIRCUIT，WIRELESSTRANSMISSIONMODULECIRCUIT，OTHERPERIPHERALINTERFACESANDESTABLISHESALLTHESYSTEMHARDWAREPLATFORMTHENITPROVIDEDTHEDETAILDESIGNOFTHELEAKINGANDWARNINGMODULEOFCOALGASMEANWHILE，THEDISSERTATIONINTRODUCEDTHEOVERLAPPINGDEVELOPMENTENVIRONMENTBASEDONTHEHOSTCOMPUTERTARGETCOMPUTERITINSTALLEDWINDOWSCENET42ONTHEPC，USEDTHETOOLOFPLATFORMBUILDER42TOCUSTOMIZETHEBSPOFTARGETPLATFORMANDTHEIMAGEOFWINDOWSCE，DOWNLOADEDTHEIMAGEOFKERNELTOTARGETCOMPUTEROFARM9，UTILIZEDTHESOFTWAREOFACTICESYNCTOMAKETHETARGETCOMPUTERCOMMUNICATEWITHPCBYTHEUSBCABLEITUSEDTHEDEVELOPMENTTOOLOFEMBEDDEDVISUALC40TOCOMPLETETHESOFTWAREDESIGNOFTHEMODULEOFLEAKINGANDWARNINGOFCOALGASTHISSMARTHOMESYSTEMALSOUSEDWIRELESSTRANSMISSIONTECHNOLOGYTOOVERCOMETHEDEFECTOFWIREDTRANSMISSIONTECHNOLOGYTHROUGHTHERECEIVINGANDSENDINGOFWIRELESSDATATRANSMISSIONMODULE，ITREALIZEDTHEHOMEWARNINGINFORMATIONANDSELECTIVECONTROLOFHOUSEHOLDAPPLIANCESFINALLY,THEN武汉理工大学硕士学位论文DESIGNOFHARDWAREANDSOFTWAREBASEDOLL3C2410PROCESSORWASCOMPLETEDKEYWORDS3C2410，SMARTHOMESYSTEM，WIRELESSTRANSMISSION，WINDOWSCENETILI独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材科。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中明确的说明并表示了谢意。研究生签名关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定武汉理工大学硕士学位论文11研究背景第1章绪论二十一世纪是高速变革的信息时代，社会的信息化唤起了人们对住宅智能化及家庭智能化的要求，智能住宅已成为中国房地产市场的主流。计算机行业和家电行业、电信行业、安防监控行业的互相渗透、互相融合，使信息时代直接勾勒于家居生活己成为现实。建设部要求根据不同消费者的需要，推动家居数字化、建筑智能化技术及产品的发展，到2010年全国大中城市中60的住宅要实现智能化，由此可见中国智能家居市场潜力巨大。“智能家居“SMARTHOME，又称智能住宅。它利用先进的计算机嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电通过家庭网络连接到一起。一方面，智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过无线遥控器、电话、互联网或者语音识别方式控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金L。智能家居是近几年产生并迅速崛起的一种新型家居住宅，而家居的智能化是其最重要最基本的内容，它是建筑艺术、生活理念与信息技术、电子技术等现代技术的完美综合。它不仅已经成为一个国家经济实力和科学技术的综合标志之一，而且也是人类社会住宅发展的必然趋势。但是，当前的智能家居产品大都基于有线通信技术，系统成本高，设计周期长，维护不方便，较难适应当前的发展形式，同时智能家居技术在我国还是刚刚起步，许多技术标准都还不统一，还有很多工作需要做。因此加强这方面的研究，如何选取合适的技术，进行合理的方案设计，进而组建一种符合我国国情的、具有自主知识产权的智武汉理一1大学硕士学位论文能家居系统己成为当前智能家居领域中极富挑战的课题。本设计课题就是在这种背景下，经导师细心指导后选定的。应该注意，家居智能化与家居信息化和家居自动化，家庭的网络化等有一定的区别。在住宅中为住户提供一个宽带上网接口，家居信息化的条件即已具备，但这做不到家居智能化；电饭煲可定时烧饭煲汤，录像机可定时预录预定频道的电视节目，这些仅仅是家电自动化。信息化和自动化是家居智能化的前提和条件，实现智能化还需对记录、判别、控制、反馈等过程进行处理，并将这些过程在一个平台实现集成，能按人们的需求实现远程自动控制。智能化应服务于人们的居家生活，因此应更全面、更富有人性化。智能家居就是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通讯、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。12国内外智能家居研究现状及发展方向121国外智能家居的研究现状20世纪70年代开始，国外许多国家开始针对家庭网络进行研究。自从世界上第L幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛的应用。新加坡模式的家庭智能化系统包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等。几年前一些经济比较发达的国家提出了“智能住宅的概念，住宅智能化是智能家居的先导，智能家居是住宅智能化的核心。那么达到一个什么样的标准才可以称之为智能化家庭呢智能化家庭与智能大厦概念与定义一样，至今尚没有取得一致的认同。美国电子工业协会于1998年编制了第1个适用于家庭住宅的电气设计标准，即家庭自动化系统与通讯标准，也有称之为家庭总线系标准HBS。在新加坡有近30个社区住宅小区近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统“，美国已有近40000户家庭安装了这一类的“家庭智能化系统”。三星公司从2003年春节后，开始在中、韩两国同时推出其智能家居系统，2武汉理T犬学硕士学位论文通过机顶盒和网络，将家居自动控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的、面向宽带互联网的家居控制网络。122国内智能家居的研究现状同国外相比，我国对家庭网络和信息家电的相关产品的研制起步较晚。从中国的国情来看，其中实用型与舒适型应当成为住宅建设的主流，因为实用型住宅主要面向国内目前低收入者，舒适型面向中等偏上收入者。但是住宅是一项使用寿命较长、一次投资较大的特殊商品，因此，建设时的标准必须具有一定的超前性。我国将住宅小区智能化定义为利用4C即计算机、通讯与网络、自控、IC卡技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境。目前智能家居一般要求有三大功能单元第一，要求有一个家庭布线系统；第二，必须有一个兼容性强的智能家居中央处理平台家庭信息平台；第三，真正的智能家庭生活至少需要三种网络的支持宽带互联网、家庭互联网和家庭控制网络。我国从1997年初开始制定CHECKEDENABLEIMAGESLARGERTHAN32MBCHECKED选择ENABLEFULLKERNELMODE，WINDOWSCE中所有线程都会运行在核心念。这会使整个系统相对不稳定，但是也可提高系统的运行效率。选择ENABLEIMAGESLARGERTHAN32MBWINDOWSCE的最终运行时映像可大于32MB。图411属性设置8利用PLATFORMBUILDER进行WINDOWSCENET操作系统的定制和开发的一个重要的步骤就是在PLATFORMBUILDER提供的特性目录CATALOG中进行特性选择。这是因为PLATFORMBUILDER中已经将WINDOWSCENET操作系统用到的大量的组件以特性FEATURE的形式列在特性目录中。加入USB键盘鼠标支持特性，如图所示，点击打丌CATALOG一COREOSDISPLAYBASEDDEVICES一COREOSSERVICE一USBHOSTSUPPORT一USBHULNANINPUTDEVIC郇DCLASSDRIVER，点右键选择“ADDTOPLATFORM”，再选择其子项USBHIDKEYBOARDANDMOUSE同样右键点击加入“ADDTOPLATFOM”。武汉理工大学硕士学位论文图412加入USB键盘和鼠标支持9类似上一步骤，加入USB移动存储设备U盘、移动硬盘支持，在USBSTORAGECLASSDRIVER处点右键选择“ADDTOPLATFORM”加入网络设备驱动，CATALOGBSPSSAMSUNGSMDK2410ARMV4DEVICEDRIVERSNETWORKINGLANDEVICES一CS8900下点右键选择“ADDTOPLATFORM”。10右键点击PRINTERDEVIEESPCLPRINTERDRIVER，选择“ADDTOPLATFORIN”。如果不加入打印机设备相关的驱动，在编译应用程序时会出现“SYNTAXERRORIDENTIFIERLPDOCINFO错误。武汉理工大学硕士学位论文D女口”MB。WMMM亩岳一口电吧罔冒喁J二|H一】L4一弋事I1SMORTHOME二JS日C2“O二MN32IWCEA叫VAJDEBUGIBC2410D州健。一O”O”O。IJ，PTER，DEVICEESCADEFUNCTIONSE一畦LULRTUALINTESCAPELNTNESCA叶IRTNC广。EJNLPCSTRLPSZINDATA，LPUOIDLPOUTDAT；EJNLNTISCAPELNTNSCAPEINTNJNPUTSTZE啦EJELINTNOUTPUTSLZELPSTR1PSZOUTPUTDA雌EOELINTOR4旺SCJPTINTNESCAPTINTNI,PUREII瓦F，DEFIND一WK32_VEEHO_PRIFITIHGJI。、。C2。1SYNTAXERRORJDE,TIFLERLPDOCIHF9I，呻。；，L1，旺H“14Z。X51XF3XLDUFZLES2川JREADYL1NCQILREAD11更改适合自己网络环境的P地址、DNS、网关地址等网络参数，如下图所示通过编辑PLATFORMREG平台注册表文件中相关的键值，来修改各个网络参数。我的PC机IP20211457102，所以目标机的口我设为2021145710，在同一网段内。武汉理1人学硕士学117论文自女_MBMT7WMML；自瞎QA嗡。V吧周司岩嗡SAMSUNGSMIDK2410AJMY4WLN32IWCEAP,M、V氅回国OSB2410。钿码国MMOHDAT囡COMMONDB国COMMONREG一JSMDK2410一JHARDWARESPECIFICF1LE圄NFI9BIB国PIAORMBIB酌PLATFORM，DET国PL_盱ORM曲瓠五匝亟同臼PROJECTSPECIFICFILES7T_1和FENTUI母PAN1舅FILE划蔓KJL6”CARDTPPE“DWORD1二HKEYLOCALHRCHI哐、CO_、CS89801、P”ENABLEDHCP”D帅RD0“OEFAULTBATEAU“2帕11571”“LLINTERRACE”I_”USEZER0日ROADT”D帅RD”IPADDRESS“”20211S71T。”SUBNETMA；K“”255255255R“OHS“”202114881RIHNEVLOCAL啪CHIHECOMTCPIPLLNKAT“日IND”“CS89081”ENDOFC8Q一EFL01FV上一到OLDITHEPCI瑚岫FLASHDI。LUERSD肾CLDFEATURESYSIEEH啉FLASH，TOTHEILATT01ATULESOFDRLUERSCOULDBEADDEDTHEHULLOSPSTEMNLLAUTOMATLCALL9LNDU,RLNB吐1D门面IT磊订I磊丁II五再P|F1缸RHELPLNS7LCOL300_HF、二F1SIZCI图414更改网络参数12点菜单BUILD一BUILDPLATFORM开始编译系统。编译完毕，将会在CWINCE420憎UBLIC讪C2410恨ELDISAMSUNGSMDK2410ARMV4REIEASE目录下生成NKBIN和NKNB0映像文件。编译开始大约10分钟后看到编译信息SBC24100ERRORS，30WARNINGS。有警告是正常的，因为某些组件是有风险的譬如一些网络组件，所以只要没有错误，说明定制没有问题。一坤VK一一“一一一一”武汉理工大学硕JJ学位论文图415生成系统镜像此时，我们用USB电缆连接主机和目标机开发板，在PC端已安装了SAMSUNG提供的USB驱动的前提下，使用2410提供的专用下载工具DNW把生成的NKBIN和NKRIB0下载到开发板中，这样根据我们的目标机系统定制的WINDOWSCE就可以在开发平台上正常运行了。如图所示武汉理工大学硕士学位论文414创建平台SDK圈416开发板运行画面完成了平台的定制后，接着就可以利用PLATFORMBUILDER来创建为平台上其他应用程序的开发提供支持。SDKSOTWAREDEVELOPM|E系列头文件、库文件、文档、平台管理器和运行时库的总称。一旦就可咀将它导出或者安装到别的计算机上，应用程序开发者可以将导入EMBEDDEDVISUALC中或VISUALSTUDIO中，进行应用程序的开苦行。桌面WINDOWS开发人员可能对桌面WINDOWS上的PLATFORMSD使用PLATFORMSDK可以为几乎所有版本的桌面WINDOWS开发应用葶WINDOWSCE不能像桌面WINDOWS一样，有一个统一的SDK呢T归结到嵌入式系统的特性。WINDOWSCE是一个可以定制、裁剪的拱一个WINDOWSCE平台包含的功能都不尽相同，因此每个平台向应月API集合都不相同。武汉理工大学硕士学位论文VISUALSTUDIO和EMBEDDEDVISUALC都依赖特定的SDK开发应用程序。在EMBEDDEDVISUALC中，提供了PLATFORMMANAGER来管理已经安装的SDK，从菜单TOOLSCONFIGUREPLATFORMMANAGER可打开PLATFORMMANAGER对话框。可能注意到，在安装开发工具时，默认会安装一个称作“STANDARDSDK”的SDK。前面已经介绍过，由于WINDOWSCE操作系统特性，不可能存在“标准”的SDK。所谓STANDARDSDK，只不过是微软把WINDOWSCE中最常用的一些功能取出来作为一个“标准”的SDK，使用STANDARDSDK开发的应用程序，可在大多数WINDOWSCE平台上运行。但是STANDARDSDK也并不是万能的。例如，STANDARDSDK不支持中文和DIRECTX等。PLAIFORMBUILDER提供了SDKW脚D向导，来创建和生成SDK，步骤如下1在PLATFORMBUILDCR中打开PLALFORM菜单，单击CONFIGURESDK，启动SDK配置向导程序。2在PFODUCTBRINEFORMSIINSTALLATION输入框中输入SDK名称。SBC2410SDKMSI在M删TU船NAME输入框中输入厂商名字。武汉理F人学硕士学位论文3选择SDK准备支持的开发语言特性，一共有两个选择，一个是EVC，另一个NET，由于我们选择的应用程序开发工具是EMBEDDEDVISUALC40，即最终生成的SDK文件要安装到EVC下进行开发，因此这里我们选择EMBEDDEDVISUALC440。图419选择支持语言武汉理人学硕I学位论文4点击“下一步”，进入SDK配置完成界面，点击“FINISH”，退出配置程序。5打开PLATFORM菜单，单击BUILDSDK选项，开始生成SDK。6BUILD过程完成后即可生成名SBC2410SDKMSI的SDK文件。此时就可以将生成的SDK安装到EVC中进行应用程序的开发了。7在上面的生成目录中找到SBC2410SDKMSI，并双击出现安装向导。图422SDK安装界面武汉理。I大学硕士学位论文8输入用户名，点击下一步。9在安装SDK时，要设置SDK目录。自解压文件选用与开发工具同一目录下。如果SDK的安装的路径选择不当，可能导致在应用程序开发时，我们所建平台不能出现在目标设备中，应用程序也无法下载。由于S啪6瓜DSDK安装在ESDK目录下，所以我们将SBC2410SDK也安装到这个目录下。10点击“NEXT“，开始安装，直到出现“COMPLETINGTHESBC2410SDKMSISETUPWIZARD对话框，这时点击“FINISH一完成SDK的安装。42应用软件开发WINDOWSCE是一种类WINDOWS系统，具有和WINDOWS基本一致的API。当然WINDOWSCE开发也有自己的特点。WINDOWSCE应用程序开发应注意以下方面的要求【26】1应用程序必须使用UNICODE字符集WINDOWSCE是基于UNICODE的操作系统，即操作系统向用户显示的所有文本实际上都是UNICODE文本。在程序中，定义和处理字符串必须使用UNICODE类型和基于UNICODE的CC运行时函数。2应用程序内存限制比较严格，必须是低内存要求嵌入式设备通常没有多少空间容纳像台式机那么多的内存，WINDOWSCE用户能够调整存储用的物理内存大小相当于模拟硬盘空间，也可以调整程序使用的内存的大小相当于RAM。当可用内存容量在某一水平以下时，操作系统会要求应用程序释放它的一部分内存。因此，程序代码应优化到尽可能少，程序越大，它所需要的加载时间就越长。较少的代码不仅意味着更快的速度，也意味着更好的可控制性和可靠性。3WINDOWSCE虽然支持超过1000种的公共MICROSOFTWIN32API，但它所支持的这些API函数只是WINDOWAPI函数的子集。WINDOWS有的，WINDOWSCE下不一定能使用。现有的WINDOWS程序一开始大都不能被WINDOWSCE编译，必须做一些修改27】。4电源管理。WINDOWSCE设备可能只有非常有限的电源，例如掌上PC依两节电池运行。为了节省电量，在一段时间没有使用的情况下许多WINDOWSCE设备将会关闭。WINDOWSCE应用程序能够从被关闭的地方重新恢复。如果运行时发生了致命的电量不足的情况，应用程序中也必须能够友好地处理这个问题。52武汉理上人学硕士学位论文421开发工具比较目前，针对WINDOWSCE应用开发的软件有很多种，在使用的时候根据具体情况选择适合应用的软件开发工具。即PLATFORMBUILDER、EMBEDDEDVISUALC、VISUALSTUDIONET、EMBEDDEDVISUALTOOLS30不提倡，被废弃。EMBEDDEDVISUALC支持WINCEAPPDLLCOMLIBUSINGWIN32API，MFC，ATLANDSTL等功能，它与VISUALC60具有相似的工程管理模式和用户界面，易于调试和测试但是必须安装相应的为特定平台开发的SDK，本文就是自己导出的SDK，如图422所示，从而开发相应的应用程序。下面就这四种工具做一详细介绍。IPLATFORMBUILDER支持WINCEAPPDLLLIB，使用WIN32API开发应用程序，应用程序将被链接到OS内核中，造成一旦修改代码，必须再重新编译镜像。虽然这样OS内核容易调试，但应用程序不容易调试。为了克服这一点必须创建一个DEBUG版的OS和DEBUGZONE。下图423为PB界面。2EMBEDDEDVISUALC支持WINCEAPPDLLCOMLIBUSINGWIN32API、MFC、ATLANDSTL。它是微软公司推出的WINCE程序可视化“发工具之一。它与VISUALC60具有相似的工程管理模式和用户界面如图424，易于调试和武汉理工大学硕士学位论文测试，但必须安装相应的为特定平台开发的SDK，从而开发相应的应用程序。3VISUALSTUDIONET开发WINDOWSCEAPPASSEMBLYUSINGNETCOMPACTFRAMEWORK，可使用C撑、VBNET、脒。VSNET具有完整的开发环境，为了易于调试和测试，目标平台上需要安装NETCOMPACTFRAMEWORK。相比较用VSNET开发工具开发软件虽然有时在开发时间上快一些，但是执行效率和资源节省程度都不如EVC。而且WINDOWSCENET的内核必须包含NETCOMPACTFRAMEWORK框架下才能支持用VSNET编译程序。用VSNET开发的软件在POCKETPC，SMARTPHONE下运行很合适，这样的软件对硬件资源和运行速度的要求不是很苛刻。4EMBEDDEDVISUALTOOLS30不提倡，被废弃包括EMBEDDEDVISUALBASIC30ANDEMBEDDEDVISUALC30，用户界面类似VISUALSTUDIO60，开发的程序只能用于WINDOWSCEVERSION30。系统选用的软件开发工具为微软提供的EVC开发工具，实验结果表明利用EVC开发非常简单易用。随着WIILCE版本的变化，EMBEDDEDVISUALC也推出了相应的版本，其中EVC30只能开发WINCE30的应用程序，EVC40只能开发WINCFA0的应用程序，EVC40SPL能开发WINCE41的应用程序，EVC4OSP2能开发WIILCE42的应用程序。我采用的是EVC40SP4，SP4是最新的升级包，已经涵盖了以前的升级包的功能，当然，它是针对42以后的版本我安装的是WINDOWSCENET42操作系统。确定使用何种模式，取决于应用系统使用了WIIL32小伍CC黼来开发程序，以及系统对操作系统镜像大小的要求，同时还要考虑其他因素，如应用程序开发速度以及系统的可靠性和兼容性等。为了更好地与WINDOWSCENET嵌入式实时操作系统相结合，并出于对效率和内存及灵活度的考虑，本项目选用EMBEDDEDVISUALC40作为应用程序的开发工具。EMBEDDEDVISUALC抖40是使用本机代码在WINDOWSCENET42上为移动或嵌入式设备开发应用程序的理想软件。422EMBEDDEDVISUAICMICROSOR在推出WINDOWSCE的同时，推出了运行于PC上的与VISUALC类似、支持MFC的MICROSOFTEMBEDDEDVISUALCEVC语言以及MICROSOFTEMBEDDEDVISUALC40集成开发环境，这使得程序员可以在友好的环境下开发基于WINDOWSCE的应用程序，并能访问详细的平台软件开发工具文档。用EMBEDDEDVISUALC抖40进行应用程序开发，程序可运行于特定的平台，而不需武汉理工大学硕七学位论文要编写额外的代码，针对特定平台的代码转换工作将由系统自动完成。如图424所示为EMBEDDEDVISUALC40的集成开发环境。DM口“M日OLEVTM划亩岳A毡一巴用岩嘎二|HL一卜二|I二|、，书目、崮一|8”“QE竺，型笺茎兰竺萎芸，J。LSOC。24。1。0D。EV，I”。未。岩啊WORKSPO吐SMAATLON三一一日SMERTHOMEFILES|IF，DEFLNEDCAFXSHRRTHOL4EH_K203A3CC3一AIFCF一9D_一E2C7OSOURCCFILES捌EFINERFX14DTRTHONEHAI2D33CCA艟；IFCFDE2C79D53C当INFLMQJP当MODELESSDIGLIF_TLSCUER0直MODELESSDIO卸RAG舶ONCESMORCHNAILKSCUER0|0虿SMARTHR，。SMANHOMEDILFN1EFJFXVH_H一翟SMARTHO眦VI如RRORLNCLUDESTDAFXH。BEFORE|NCLUDINGTHLSFILEF一望STDALKCPP和NNF一口HELDETFILESNNCLUDE”RESCPH”帕LN纠妯01S量MAIOF呻H置旦业墼业堕，T|IFIFTF十|ITI“JIF到旦鲤墅出CS叼RTHO鬻PP目MHSEES咐RTHO舶CPPFORTHEI呻LTATIONOFTHISCLA5S自RR口HISMADHOMEHCLASSCSJRTHO_日PUBLICC时NNPPSMENHOMEDV“PUBLIC。CLA|蜘REL舅FLLEL山“一“”，；IS舶RT一。，；自G；兰融I茹孔僦XN。M。1XF。FN。，2【I|，产READYLNL9COLL图424EMBEDDEDVISUALC十集成开发环境这个开发环境与MICROSOFTVISUALC开发环境非常类似，相信在从事VC开发的程序员可以很快的熟悉这个开发环境因此，下面主要对于EMBEDDEDVISUALC开发环境中特殊的部分进行介绍口。1WINDOWSCENET下的EVC编程都是对特定目标硬件的编程，运行WINDOWSCENET的机器通常会比台式计算机的资源贫乏得多，所以编程时首先要明确目标硬件的特点和要求。比如有的嵌入式系统没有显示器，则编程中就不需要进行显示信息；有的嵌入式系统的内存限制较大，则编程中对内存的使武汉理工大学硕士学位论文用要格外注意；不同的系统使用不同的CPU，编译时需要选择目标机器及编译类型，如图424红色部分所示。因为EVC编写的应用程序运行于特定的平台，因此针对不同的平台特性和CPU类型，将编译为不同的可执行文件。所以在EVC的开发环境中增加了目标机器及编译类型选项框。2EVC编程环境提供了模拟器EMULATOR来模仿目标硬件进行调试。因为目标硬件的运行环境与台式机的运行环境绝大多数都是不同的，所以EVC编程无法像VC编程一样随时调试、运行。但EVC提供了与大多数硬件平台相似的模拟器，这样就方便了编程人员，可以直接在EVC下调试程序。一般EVC开发人员都是先在模拟器电将应用程序界面设计好，然后再加入对特定硬件操作的功能，到硬件平台上进行调试，这样就加快了开发速度。3由于WINDOWSCENET是32位操作系统，它不支持任何16位函数，所以EVC编程是WIN32编程。另外，WINDOWSCENETAPI与WIN32API也不完全相同。WINDOWSCENET支持WIN32API中的绝大部分函数，但有些是不支持的，同时它又扩充了一些特定的WINDOWSCENET函数，只在WINDOWSCENET下可以使用。如命令条COMMANDBARAPI等。4WINDOWSCENET像WINDOWSNT一样，是UNICODE环境。尽管WINDOWSCENET支持ASCII功能来进行文件交换，但是WINDOWSCENET的本地文件格式是UNICODE。5WINDOWSCE应用程序的开发与WINDOWS桌面用用程序的开发的一个很大的不同点就是在开发桌面应用程序的时候，应用程序同时在桌面操作系统中运行，而在开发WINDOWSCE应用程序时，则需要将WINDOWSCE应用程序下载到WINDOWSCE目标设备上运行，并且调试时也是。因此，在WINDOWSCE应用程序的开发过程中，考虑设置EVC与WINDOWSCE目标设备的连接就是必然的事情了。这时我们要利用微软提供的ACTIVCSYNC同步软件。安装好软件后，先启动开发板的WINDOWSCE系统，等正常运行后，用USB电缆连接PC机和开发板，将会在电脑上出现一个移动设备图标，如图425所示。点击打开，即可浏览板子里面的内容了如何建立同步关系见附录。我们可以将编译成功的执行文件拷贝到指定的文件夹中一般选MYDOCUMENTS。武汉理工大学硕士学位论文图425浏览开发板中文件423主机终端的应用程序开发当硬件和操作系统都已经具备后，所剩的工作就是为自己的平台开发一些必要的应用程序。终端的功能主要是显示接收到的数据，并进行综合控制。智能家居系统的上位机与下位机之间的通讯是通过对缓冲区的数据访问实现的。程序对上位机发送的命令进行判断如果在上位机程序中选择“开始测量”按钮，则微控制器接受读命令，并从接收缓冲区读去数据进行传输如果选择“写控制数据”，则微控制器接受写命令，并将数据写入发送缓冲区准各传输。智能家居系统的主机应用程序通过两个对话框实现分机设备的基本读写过程MEASURE对话框主要实现对输入量信息的采集及对系统运行状态的监视，CONTROL对话框主要用于主机发送控制信息给分机系统。这两个对话框通过主窗体调用完成对整个家居系统的测量与控制。主机应用程序流程图如图426所示。智能家居系统应用程序以1路模拟量输入、3路数字量输入及相应的4路输出控制量为例实现智能控制功能。武汉理工大学硕十学位论文图426主机应用程序流程图所以主机程序最关键的部分就是人机界面的设计。人机界面HUMANMACHINEINTERFACE是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介。在应用系统中，界面的重要性越来越突出，甚至关系到系统能否成功实施。界面对于软件开发人员而言，仅仅是一部分。甚至被认为是无关重要的部分，但对于最终用户而言，则是需要时时面对的重要部分，甚至是系统的全部。人机界面设计的内容包括用户输入输出界面样式、操作方式和界面间的转移关系。界面设计的倾向应该使用户感觉到操作软件是一件轻松快乐的事情让用户感到软件系统是有礼貌的；尽量使用贴近用户环境的交互语言。EVC的开发环境与VISUALC卜基本一致。首先，选择项目类型、项目存放58武汉理J人学硕士学位论文路径、项目名称及平台类型；然后选择项目的样式和支持的语言；接下来，确定一些其他的选项；选择完毕后，就可以得到一个程序的框架。项目类型我们选择WCEMFCAPPWIZARD，项目名称为SMARTHOME，在界面右下侧支持的CPUS类型中我们选中了ARM和X86应该根据开发环境来选择。就我而言，首先要在PC机上进行调试，然后编译成适合我使用的应用程序，我的目标机是ARMCPU，所以我需要WCEX86和WCEARM，至于其它的例如MPS或SH我并没有考虑。如果你要开发商用软件或者想让更多的人使用你的程序，你应该考虑更多种类的CPU1对话框资源。在INSERTRESOURCE对话框中选择DIALOG选项。设置其属性，D号为“IDD_MODELESSDLGL”，标题为“智能集成控制家居系统测量窗口”，并选中“VISIBLE”选项。武汉理大学硕L学付论文图428设置对话框属性2编辑对话框。如图所示置自口“H100IS划鸯瞎口卵一二。叮固冒囔IILCMODELEESDIG1JL叫IDIGSMEMBERS二JIQCMODELELSDIGL二|丑尊曲8LI上。喜LSMAMLOME一SBC241N“IMN32忙EANMV41DEBUG二|TSBC2410D叫P_C口R，日PJ_TA佐翟，F，F五哥I一一目SMA廿I口OM一锄OJAH些坠堕L1横报通道1数字遁道1数字1逆2数宇通道3雷皿耍M蝴卜RR。RR二LN_】SN二】VCR竺塑卜F广RR型查RRR。1百R二一_一_一_J开始涓II二二里些塑兰L，司堑厨弧11D14ID“QXF“MF1L，1XF“H1。52JIIL。一；口一E“_口M0础209176图429编辑测量对话框武汉理工大学硕士学位论文3创建对话框类。选择CREATEANEWCLASS选项，进入如图所示的NEWCLASS图430创建对话框类4参考13步，创建一个名为“IDD_MODELESSDLG2”，标题为“智能集成控制家居系统一控制窗口”的对话框资源，其对应类的类名为“CMODCLCSSD92”。武汉理_R大学硕十学忙论文图431编辑控制对话框6已经创建了对话框资源和对话框类的实体，但这时程序不能自动显示所建立的对话框，因为还没有告诉程序在何时、何地显示这个对话框。常用的方法是在应用程序的菜单中增加菜单选项。增加“窗口选择”菜单栏，并在其下拉菜单中增加“测量窗口”项，其菜单资源号“IDMODELESSDLGTESTL”，“控制窗口”菜单项，其D号为“IDMODELESSDLGTEST2”131I。武汉理1。大学硕十学位论文鲁脚【盘”口。MIP女MNDO脚剧苎曲窖口A电”O，。吧闺冒喁I一|_E。T，二LM一酗“商JSMADHOMEISTANDARDSDKI|WIN32WCEEMULATORDEBUG二JISTANDATDS一剖MI口8_L一JSMARLHOMEREL一到LI訇蚓R一耐一RT飞BILDZDEBUZXFINDINFILESLFINDFILS2IIH厂RCA如，口图432增加菜单项7在CLASSWIZARD中为控件指定映射变量的类型、范围、变量名北1咀及添加代码详细代码不赘述。如图所示武汉理I大学硕士学位论文8打开“SMARTHOMEVIEWCPP”和“SMARTHOMEVIEWH”文档，在其中增加要包含的头文件INCLUDE“MODELESSDLGLH”INCLUDE“MODELESSDI醇H”9编译运行，成功启动MICROSOFTACTIVESYNC同步软件，这时可以将在PC机上生成的CXC文件拷贝到移动设备下MYDOCUMENTS文件夹下。田堕津MTNEMRT_PROJECT州MM蒯墨|自岳Q口哂盼二二T吧周冒嗡LIHICMODCLESSDIGI刚DAS8MEMBERSL_二4，【，一旦，学瞄H6毯D臼O。F三CLAS三I三笪L百I|L，。1蚓RB。广CONFIGMTIONMARTHOLWIN32VCEDRHUKDEBUG一JSNARTHO舯EXE一9ERRORSWARNINGSDOUNLOADINGFILESJ1了HB皿1DDEOQXFINDMFIHSLXFT耐INF1LSLI厂LN4COLL|4110智能家居系统应用程序以1路模拟量，3路数字量输入及相应的4路输出控制量为例实现智能控制功能，如图所示。武汉理T人学硕士学位论文罔434运行界面武汉理下大学硕士学位论文第5章总结与展望当前家庭智能化技术正在迅速的发展，家庭智能控制器是智能家居系统的关键所在。以无线通信和网络通信技术为基础、以嵌入式系统为核心的家庭智能控制器具有结构简单，性能稳定，功耗低等特点，其发展前景广阔。本文从理论和系统设计两个方面对智能家居控制系统的问题进行深入的研究，采用三星公司的3C2410芯片，使用嵌入式实时操作系统以及射频芯片无线通信技术给出了智能家居的一种合理的、高性能的实现。在课题的设计过程中我所作的主要工作有下面几点1总体方案的设计和元器件选型。设计中选用S州SLING公司的32位MSC处理器S3C24LO作为主控制器，用NRF905射频芯片进行主机和分机的无线通讯，在此基础上扩展了主机和各分机的功能模块。2设计了NRF905射频芯片与主机和分机的连接电路。3设计了分机控制对象的处理控制方法，包括煤气电磁阀门的动作和声光报警等。4研究了WINDOWSCENET操作系统，完成了用PB定制操作系统，并将其移植到基于ARM的硬件平台上。5完成了SDK的导出及安装，利用开发工具EVC完成了用户界面的设计。经过一年多的设计研发，并经过实验室环境下的系统应用测试，使得该系统运行稳定可靠。由于时间紧，工作量大，工作中还存在一些不足，需要改进的地方还很多。本文只涉及到对家居系统的现场控制，在接下来的工作中，设计研究通过GPRS网络的无线接入INTERNET的远程控制方案，从而实现对家居系统进行远程控制。这样就可以逐步完善智能家居系统的功能，而由于选用了功能强大的ARM处理器，其丰富的IO端口和其他性能为以后的系统扩展升级提供了基础。武汉理工大学硕士学位论文参考文献【L】陈长友，朱礼智，马晓军等现代智能家居的研究设计【J】林业机械与木工设各，2006434【21杨士元EHOME在中国J】单片机与嵌入式系统应用，200112【3】徐欣，樊一华智能家居现状、研究与思考【J】电子产品世界，20032【4】任德华智能家居的发展动向【J】建筑与装饰，200313132【5】李迅波基于嵌入式的智能家居系统研究【硕士学位论文】成都电子科技大学精密仪器与机械专业，2006【6】沈玉龙，王琨智能家居控制系统设计【J】电子科技，20041754750【7】陈曦智能家居控制系统的设计与实现【J】国外电子元器件，200391157【8】蔡利民基于ARM的信息家电远程控制系统的设计J】微计算机信息，2006221114915L【9】9周立功ARM嵌入式系统基础教程【M】北京航空航天大学出版社，2005【10】SBC2410使用手册VERSIONO9【M】广州广州友善之臂科技有限公司，2006【11】FRANKVAHIDANDTONYGIVARGISEMBEDDEDSYSTEMDESIGNAUNIFIEDHARDWARESOFLWAREAPPROACHOQ,ARTMEN