基于Cortex-M3与Android的智能家居控制系统设计

1、    基于cortexm3与android的智能家居控制系统设计    郭丽【摘要】本文提出了一种基于cortex-m3与android的智能家居控制系统解决方案。系统采用智能手机作为控制终端，设计基于android的客户端应用程序。智能家居内部网络采用zigbee无线传感网络技术进行搭建，最终实现通过手机对家居内部设备进行远程实时监控的目的。【关键词】智能家居 cortex-m3 android zigbee智能家居是在传统住宅的基础上，利用现代科学技术，诸如网络通信、安全防范、自动控制、音视频等技术将家居生活有关的各种家具设施集成，构成的高效、便利

2、、舒适、节能环保的家具环境。通过搭建zigbee无线传感网络，采用改进的zigbee路由算法，制定完善的通信協议，提高网络通信性能，最终实现手机对智能家居的远程和本地的实时监控。一、系统总体设计本文所设计的智能家居控制系统主要包括嵌入式服务器，android客户端和zigbee节点。移动控制终端和zigbee节点通过嵌入式服务器进行通信实现信息交互。二、系统硬件设计（一）设计原则嵌入式服务器在整个系统中起着至关重要的作用，其实现的主要原则应从下面几点出发：允许android客户端远程登录到服务器，并能够保存登录用户的基本信息，实现多用户登录，为每个用户都能提供相应的服务；能够正确接收客户端发送

3、的控制命令，并能够返回相应信息；能够与zigbee协调器实现信息交互，完成命令传输和信息采集。（二）服务器硬件设计根据需求，外围需扩展的功能模块主要包括与zigbee协调器通信模块和与控制终端实现网络通信硬件模块。其中与zigbee协调器通信采用串口通信方式实现。（1）网络通信接口。网络通信接口是服务器与控制终端实现网络通信的桥梁。stm32f107内部集成了一个以太网mac，并有专用的dma控制，实现内部数据的高速传输。stm32f107还同时支持mii和rmii两种物理层接口，因此只需外界一片物理层收发器，即可实现以太网帧的发生和接收，实现网络通信。支持平行交叉网线自适应，实现以太网通信功

4、能。（2）zigbee节点。智能家居中，家居内部无线网络通信方式的选择至关重要。在本次智能家居控制系统设计中，家庭内部网络采用zigbee组网技术。在智能家居网络中，zigbee节点被分为主节点和从节点，主节点主要负责建立无线网络，分配从节点网络地址，并与从节点和嵌入式服务器实现指令的发送和接收。zigbee从节点主要嵌入到终端设备中用于采集检测信息发送到主节点，或者接收控制命令实现对终端设备的控制。数据采集节点主要包括一些通过传感器实现的信号采集类模块，比如温湿度采集，可燃气体泄露或者火灾发生时的信号采集并报警。设备控制节点主要嵌入到家电设备中，以实现门禁系统、灯光控制、智能窗帘、智能热水器

5、、智能空调、摄像头云台等的远程控制。三、系统软件设计本系统的软件主要包括3个部分：嵌入式服务器软件平台、zigbee节点控制程序、控制终端的android应用程序。嵌入式服务器软件实现。嵌入式服务器软件平台的搭建根据一下两点需求来进行：服务器要实现实时多任务操作；服务器要实现tcp/ip网络通信功能。（1）操作系统移植。微控制器和数字处理芯片，是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统。（2）lwip协议栈移植。lwip是tcp/ip协议栈的一个实现。它的目的是减少内存使用率和代码大小，使lwip用于资源受限系统，本次设计的嵌入式系统正属于此列。四、结束语将完成的android客户端安装到手机

6、，并搭建服务器平台，在实验环境下进行实验和调试。实验结果表明系统运行稳定，android手机客户端可以通过无线网对家居设备实现远程控制，并且能够实时接收并显示住宅环境信息，当检测到异常时能够及时的发出警报。本次设计的智能家居控制系统，采用了当下最流行也最实用的智能手机实现对家居环境的实时监控。这种方式通用性强，操作便捷，易于安装推广，运行稳定可靠。参考文献：1王朝华，陈德艳，黄国宏，童怀.基于android的智能家居系统的研究与实现j.计算机技术与发展，2012，（06） .2于春雪.基于stm32f107的高速以太网接口设计与应用j.电声技术，2011，（09）.3章伟聪，俞新武，李忠成.基于cc2530及zigbee协议栈设计无线网络传感器节点j.计算机系统应用，2011，（07） .4臧大进，刘增良，高干，杨入超.基于物联网的智能家