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一个完整的智能家居系统学习,想从事智能家居系统的看过来! 时间:2019-07-11      来源:武汉中心,周老师

(一)什么是智能家居:

智能家居可以理解为一个控制系统,通过物联网将家里的智能设备连接起来,通过手机控制,远程控制,自动控制,语音控制等多种控制方式,组成对家庭的一个智能系统,通过一台智能手机或者是一个智能平板,或者语音设备就可以控制家里的所有智能设备。

(二)智能家居的四大模块(APP模块,服务器模块,MO模块,ZigBee模块)

1.APP模块框架

如下图1-1所示:

图1-1APP框架图

APP实现的功能是通过连接网络,从而达到控制智能设备的目的,可以通过APP来控制LED灯的亮灭、风扇的开关、门的开关、蜂鸣器的开关等等,同时也能够实时获取家中的温湿度光、照等等。下面是我们在课程中实现的APP界面(APP采用QT编写的客户端),界面如下图所示,登录界面(1-2)

图1-2 APP登录界面

2.服务器模块

服务器的运行环境我们在虚拟机下进行(Ubuntu),服务器的主要功能是接收客户端的请求,同时连接下位机(M0开发板)。比如客户端发送一个开灯的命令,服务器收到命令之后,会发送一个请求到下位机,告诉它需要开灯,下位机收到命令之后就会执行该操作,同时下位机也会返回数据(温湿度,光照等)到服务器,服务器接收到之后再发送给客户端。

服务器涉及到的知识点比较多,华清远见嵌入式课程中,我们用到了sqlite3数据库(用来保存用户的用户名,密码和手机号),线程池,json数据库,串口方面的知识等等,该文章重点介绍串口部分的应用。

服务器最关键的,我觉得不在于代码本身,你首先需要调通串口,因为你只有调通串口才能实现其他的功能,因为开发板(M0)是通过串口和服务器相连的,一旦串口不能收发数据,一切都是白谈。我们一般将串口连接在电脑上的时候,都是和windows系统连的,可以通过打开串口调试助手来进行调试(包括收发数据),但是现在我们的串口是连接在虚拟机上的,要和服务器相同,我们要保证串口和虚拟机是相同的,我们将串口插上电脑之后,打开虚拟机,在最上面一行找的虚拟机三个字,单击然后有一个可移动设备,点击它找到一个usb-serial的图标点击连接就ok了,具体的操作图如图2-1。

图2-1

为了确保串口已经连接到虚拟机上了,我们可以通过命令来查看(进入vim命令,输入 ls /dev/ttyUSB0)一般都是ttyUSB0,但是也有特殊情况,有的可能是ttyUSB1,所以我们可以输入 ls /dev/ttyUSB* 。具体的如图2-2所示(出现下面黄色字体的样式表示接入串口成功)。

图2-2

接入串口成功之后,我们然后开始进行代码的编写,我们需要在虚拟机下写一个串口的代码来充当串口调试助手,从而进行串口数据的调试。我选择的是以文件 通过这些函数,我们可以实现串口的初始化(比如设置波特率,奇偶检验位,停止位等等),可以进行数据的收发等等。

3.M0模块

华清远见智能家居项目采用的是ARM-CortexM0(LPC11C14开发板),服务器(可以将服务器移植到A9开发板上进行操作,我这里没有进行移植,所以直接在服务器上运行)发送操作请求数据包到MO来完成相应的用户希望完成的操作,同时M0给服务器回复相应的确认包,表示M0已经完成了这项操作,这样就可以完成一次交互。

M0的框架设计如图3-1所示

图3-1 M0框架图

MO的开发板上,我们需要先实现点亮led灯的操作,蜂鸣器,风扇等等。完成了这些基础实验之后,在加入通信协议,比如我上位机发送open就表示请求开灯。

4.ZigBee模块

ZigBee 是为低数据速率、短距离无线网络通信定义的一系列通信协议标准。服务器与M0之间是用ZigBee来进行数据的传输。ZigBee有两个模块,一个是协调器,它与服务器通过串口相连,另一个是终端,它与M0也是通过串口相连。所以我们可以通过读和写串口的API,就可以得到我们想要的数据包,具体的还需要参考通信协议说明。

上面大约介绍了华清远见智能家居系统学习的几大模块,并就每个模块的实现及技术进行了大概的介绍,希望能给致力于从事智能家居系统学习的爱好者们有所帮助。更多更细节的技术内容学习,可以加入华清远见嵌入式课程的学习,这里有我们自主研发的智能家居系统,全套的硬件实训支持,非常适合学习。

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