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嵌入式智能家居控制系统设计方案

系统结构设计

本文将控制系统分为现场控制级（主机）和多个控制对象级(分机)。现场控制级设备能够收集到控制对象的各种信息，对这些数据进行处理，并能够在设定的条件下产生报警。通过该系统，可以得到家居的各种运行状态（例如，房间温度、湿度，煤气泄漏报警等），并能根据现场情况做出相应的调整控制（例如，照明及家电控制等）。其家居控制系统结构如图1所示。



图1 家居控制系统结构图





回帖（5）

李瑜斌

2019-7-26 15:21:02
本文仅研究设计智能家居的现场控制部分，图1中的GSM和GPRS等远程通信模块作为以后系统的扩展升级。主机MCU选用ARM9芯片 S3C2410，因其具有丰富的功能端口而适合设计要求和日后扩展。S3C2410嵌入式微处理器集成了众多的常用资源，例如，LCD控制器、NAND Flash控制器、SDRAM控制器、系统片选逻辑以及一些常用的通信接口等资源。

分机采用16位单片机MSP430F149，主要考虑此芯片的低功耗性能，具有超低功耗的MSP单片机可以完成分机家居现场的控制功能。报警信息的采集就是对各传感器的信息采集；对各种家电的控制是通过控制连接在家电电源的继电器来实现；现场控制手动命令是通过触摸屏来实现的。各分机通过 nRF905收发模块与主机进行无线通信。各分机通过连接不同的传感器或控制器来实现不同的功能。
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杨林

2019-7-26 15:21:08
系统软件开发

在Windows CE.net产品的开发中，有两个重要的方面，一个是内核定制，另一个是应用程序的开发。微软在这两个方面都提供了非常好的开发工具，这就是内核定制工具Platform Builder和应用程序开发工具Embedded Visual C++。

1 操作系统平台定制

Windows CE平台的定制过程

（1）选择操作系统的基本配置，并且为特定的平台选择相应的微处理器和板级支持包BSP（Board Support Packet）。本系统终端采用S3C2410处理器，因此我们导入了和硬件平台相关的smdk2410.cec文件。

（2）利用标准开发向导，根据Windows CE的架构创建一个定制平台，根据目标硬件设备开发Boot Loader、设备驱动程序，适当的裁减、添加组件，如有需要还须对某些配置文件进行修改，然后封装所需要的各功能模块，编译生成OS镜像文件。

（3）通过以太网、USB或串口将镜像文件下载到目标设备，可以使用Platform Builder提供的调试工具查看Windows CE.net的运行情况并进行调试，若需要，进行重复配置、封装、下载及调试，直到满足要求，完成平台的创建。

（4）最后，导出相应的SDK（Software Development Kit）软件开发工具包，运行后安装到EVC中，使得可以进行特定硬件平台上的应用程序开发。SDK包含程序库、头文件、示例程序源代码和库函数使用文档，同时还包括编程指导和API参与以及设备驱动工具包（DDK）。
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杨静

2019-7-26 15:21:29
安装BSP

把Windows CE.net移植到新硬件平台由平台构造器（Platform Builder）完成。Platform Builder 4.2是一个定制基于Windows CE.net 4.2操作系统的嵌入式平台的集成开发环境（IDE）。我们为一个硬件平台构建CE系统，在PB里实际上就是创建平台，然后编译平台，得到CE映像文件的过程。所以我们首先需要创建一个平台。板级支持包（BSP）是连接一个硬件平台和操作系统内核功能的桥梁，所以，首先PB会要求选择BSP。

Platform Builder本身就提供了多种目标板的BSP，如果开发板和Platform Builder提供得相同，那么只需重新编译，生成相应的系统镜像下载到开发板即可。但是实际情况更多的可能是处理器相同，但是板上的各种外围硬件接口不尽相同，这时候可以通过修改Platform Builder中相同或相近处理器的BSP来完成一个新的BSP，这样可以大大减少BSP的研发时间。这里我们利用厂商直接提供的BSP，节省了开发时间，也可以提高成功率。



图2 生成系统镜像
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张琴

2019-7-26 15:21:37
定制Windows CE操作系统镜像

PB定制基于本平台的操作系统镜像的步骤如下。

（1）选择板级支持包：本系统开发板CPU是S3C2410，所以选“SAMSUNGSMDK2410：ARMV4”BSP。

（2）选择平台类型。本文选择了手持设备。在“Available configurations”列表中，选择“Mobile Handheld”，并输入“Platform name：***c2410”。

（3）选择基本类库及所需要的网络通信服务，平台配置完毕。

（4）右键单击“SBC2410 features”选项的“Setting…”。在对话框Build Option属性页中，选择[Enable Full Kernel Mode]，Windows CE中所有线程都会运行在核心态。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[Enable Images Larger than 32MB]，Windows CE的最终运行时映像可大于32MB。

（5）利用Platform Builder进行Windows CE.net操作系统的定制和开发一个重要的步骤就是在Platform Builder提供的特性目录（Catalog）中进行特性选择。这是因为Platform Builder中已经将Windows CE.net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，加入USB移动存储设备（U盘、移动硬盘）支持，加入打印机设备相关的驱动（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“syntax error:identifier ‘LPDOCINFO’”错误），加入网络设备驱动。

（6）更改适合自己网络环境的IP地址、DNS、网关地址等网络参数，通过编辑platform.reg平台注册表文件中相关的键值，来修改网络参数。我的PC的IP：202.114.57.102，所以目标机的IP设定为202.114.57.10，在同一网段内。

（7）单击菜单Build→Build Platform开始编译系统。编译完毕，将会在C:WINCE420PUBLIC***c2410RelDir SAMSUNG_SMDK2410ARMV4Release目录下生成NK.bin和NK.nb0映像文件。编译开始大约10分钟后看到编译信息：SBC2410-0 error(s)，30 warning(s)。有警告是正常的，因为某些组件是有风险的，例如，一些网络组件，所以只要没有错误，说明定制没有问题。

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NK.bin和NK.nb0下载到开发板中，这样根据我们的目标机系统定制的Windows CE就可以在开发平台上正常运行了。
创建平台SDK

完成了平台的定制后，接着可以利用Platform Builder来创建SDK，SDK为平台上其他应用程序的开发提供支持。SDK（Software Development Kit）是一系列头文件、库文件、文档、平台管理器和运行时库的总称。一旦创建了SDK，就可以将它导出或者安装到别的计算机上，开发者可以将创建的 SDK导入Embedded Visual C++或 Visual Studio中，进行应用程序的开发、调试和运行。

在Embedded Visual C++中，提供了Platform Manager来管理已经安装的SDK。注意，在安装开发工具时，默认会安装一个称作“Standard SDK”的SDK。由于Windows CE操作系统特性，不可能存在“标准”的SDK。所谓Standard SDK，只不过是微软把Windows CE中最常用的一些功能取出来作为一个“标准”的SDK，使用Standard SDK开发的应用程序，可在大多数Windows CE平台上运行。但是Standard SDK也并不是万能的，例如，Standard SDK不支持中文和DirectX等。Platform Builder提供了SDK Wizard向导，来创建和生成SDK，最后Build过程完成后即可生成名为SBC2410_SDK.msi的SDK文件。此时在生成目录中找到 SBC2410_SDK.msi，双击安装，就可以将生成的SDK安装到EVC中进行应用程序的开发了。
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