基于ARM及GPRS智能家居控制器的軟硬件實(shí)現(xiàn)

　　GPRS通信模塊安裝在智能家居控制器中，主要功能為通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到Internet網(wǎng)絡(luò)，并主動(dòng)與監(jiān)控中心建立通信鏈路，進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。GPRS通信模塊設(shè)計(jì)采用了Freescale公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的G24GPRSOEM。該模塊尺寸小，功耗低，便于集成。

　　GPRS通信終端收發(fā)模塊主要由G24模塊、天線、SIM卡、相關(guān)的電平轉(zhuǎn)換電路和RS232串口組成。模塊的供電電壓為5V，可采用USB端口供電。GPRS通信模塊通過(guò)RS232串行口與智能家居控制器ARM進(jìn)行通信。

　　G24收發(fā)模塊采用AT指令操作，通過(guò)RS232串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。GPRS網(wǎng)絡(luò)通信原理為：首先通過(guò)SGSN節(jié)點(diǎn)使通信終端模塊附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上；然后通過(guò)GGSN節(jié)點(diǎn)由PPP（PointtoPointProtocol）協(xié)議獲得一個(gè)隨機(jī)分配的IP地址，連接到Internet上；最后通信終端模塊通過(guò)Internet，按照監(jiān)控中心設(shè)定的端口號(hào)與監(jiān)控中心建立通信鏈路。

　?。?）測(cè)試G24通信是否正常。首先選擇串行口并設(shè)置波特率，G24波特率的范圍為600到460800bit/s，支持自動(dòng)波特率偵聽(tīng)，能夠自動(dòng)與監(jiān)控中心通訊模塊的波特率保持一致。發(fā)送“AT”，如果模塊返回“OK”，則通信正常，否則重發(fā)。

　　（2）接入Internet。首先測(cè)試當(dāng)?shù)厥欠裼蠫PRS覆蓋，向模塊發(fā)送“AT+CGPRS？”，如果返回“+CGPRS：1”，則有GPRS覆蓋，否則隔5秒鐘后再次檢測(cè)。然后發(fā)送“AT+CGATT=1”使模塊附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上。最后發(fā)送“AT+MIPCALL=1，cmnet”通過(guò)PPP協(xié)議建立與GGSN的無(wú)線連接，獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，接入Internet。

　?。?）連接監(jiān)控中心。向模塊發(fā)送“AT+MIPOPEN=，《“DestinationAddress”》，”建立與監(jiān)控中心通信連接。如果返回“+MIPOPEN：SocketID，1”，則說(shuō)明與監(jiān)控中心建立了通信連接，如果返回“+MIPSTAT：1，1”，則說(shuō)明有物理鏈接中斷，須重新進(jìn)行連接。其中對(duì)AT+MIPOPEN指令的參數(shù)作以下說(shuō)明：

　　SocketID：G24通信連接的ID號(hào)，G24有4個(gè)可用Socket，每個(gè)Socket有1372Byte緩沖區(qū)。

　　SourcePort：G24的數(shù)據(jù)傳輸端口號(hào)，其值為0~65535。建議采用1024以上的端口號(hào)。

　　DestinationAddress：目標(biāo)端的IP地址，也就是監(jiān)控中心監(jiān)控服務(wù)器的IP地址。

　　DestinationPort：目標(biāo)端的數(shù)據(jù)傳輸端口號(hào)，即監(jiān)控中心監(jiān)控服務(wù)器設(shè)定的傳輸端口號(hào)。

　　Protocol：傳輸通信協(xié)議，0表示TCP方式，1表示UDP方式。

　?。?）數(shù)據(jù)收發(fā)。與監(jiān)控中心建立通信連接后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)了。發(fā)送數(shù)據(jù)用“AT+MIPSEND=1，’Data’；+MIPPUSH=1”?！癉ata”表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)采用了G24默認(rèn)的ASCII碼編碼，須用十六進(jìn)制的ASCII碼形式表示。一旦有數(shù)據(jù)到達(dá)，G24模塊就會(huì)通過(guò)RS232串行口返回“+MIPRTCP：，”。其中Left是一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)字，表示還有多少個(gè)字符在協(xié)議棧中尚未接收，如果數(shù)據(jù)全部接收，則Left為0；接收到的數(shù)據(jù)“Data”是十六進(jìn)制的ASCII碼形式。

　?。?）斷開(kāi)通信連接。向模塊發(fā)送“AT+MIPCLOSE=SocketID”，模塊返回“OK”，表示斷開(kāi)成功。

　　主要功能

　　液晶顯示：全中文菜單操作，聲音提示，軟鍵盤；

　　工作頻率范圍：260~434MHz，發(fā)射功率極低，無(wú)須批準(zhǔn)；

　　信息功能：顯示和接受來(lái)自社區(qū)管理平臺(tái)和互連網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)廣播和短消息；

　　查詢狀態(tài)：·可查詢系統(tǒng)安防系統(tǒng)報(bào)警與布撤防狀態(tài)； 　·可查詢系統(tǒng)電器控制狀態(tài)；

　　設(shè)置布撤防：·設(shè)置系統(tǒng)布撤防；

　　設(shè)置參數(shù)：·設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和模式控制參數(shù)；

　　發(fā)送指令：·直接控制指令發(fā)送：實(shí)現(xiàn)對(duì)照明電器的開(kāi)關(guān)控制和調(diào)光控制，對(duì)家電設(shè)備的開(kāi)關(guān)控制； 　　·時(shí)間控制和邏輯控制程序啟動(dòng)：可以定時(shí)開(kāi)啟一些控制模式或按照一定的邏輯關(guān)系啟動(dòng)系統(tǒng)控制指令； 　　·照明場(chǎng)景控制：可以通過(guò)場(chǎng)景控制命令實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的群控，如開(kāi)啟一定數(shù)量的燈光創(chuàng)造一種特定的燈光氛圍。

　　該系統(tǒng)的液晶控制面板是另一個(gè)主要的人機(jī)界面，它采用有線的方式接入485總線， 起到系統(tǒng)設(shè)置和功能控制的功能。

　　另外，安裝在家庭電腦中的智能家居控制軟件也是一個(gè)主要的人機(jī)界面，通過(guò)該軟件就可以方便地通過(guò)電腦實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭各種設(shè)備的控制和查詢，還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，例如信息開(kāi)關(guān)的模式和場(chǎng)景的設(shè)置。由于電腦軟件可以通過(guò)各種電子地圖，甚至類似游戲一樣的三維界面來(lái)制作，所以使用起來(lái)會(huì)更加有趣和方便。

　　監(jiān)控節(jié)點(diǎn)模塊

　　所有智能家居系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)控制模塊通過(guò)RS485家庭控制總線， 并遵循統(tǒng)一的家庭控制網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，與系統(tǒng)信息控制中心相連，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊。 在一條總線上可以掛接256個(gè)模塊，從而實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化控制的各種功能，模塊類型包括：

　　無(wú)線收發(fā)基站模塊

　　主要為了配合無(wú)線遙控器模塊使用，是系統(tǒng)的必配件，作為無(wú)線收發(fā)基站，它將遙控器傳送來(lái)信息通過(guò)家庭控制網(wǎng)絡(luò)傳給系統(tǒng)信息控制中心，再將系統(tǒng)信息控制中心的指令和短消息信息通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)傳給無(wú)線遙控器，是無(wú)線信息轉(zhuǎn)化成有線家庭控制網(wǎng)絡(luò)信息的地方；

　　繼電器開(kāi)關(guān)控制模塊

　　低功率回路控制，采用高性能固態(tài)繼電器進(jìn)行控制。在接到智能家居控制器的指令后，對(duì)家庭中的低功率電器，主要是燈光（還包括各種音響系統(tǒng)、電視機(jī)、電動(dòng)窗簾）進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，控制功率為每回路100瓦； 　　大功率電器控制模塊：也是采用固態(tài)繼電器進(jìn)行控制，但是其功率較大，且只有單路，在接到智能家居控制器的指令后，可對(duì)家中的大功率電器（如空調(diào)、熱水器）進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，控制功率為單回路最大2，500瓦；

　　可控硅調(diào)光控制模塊

　　采用可控硅進(jìn)行低功率回路控制。在接到智能家居控制器的指令后，其功能主要是對(duì)家庭中的燈光進(jìn)行調(diào)光控制，控制功率為每回路100瓦，調(diào)光范圍分為5檔棗0、25%、50%、75%、100%；

　　信息開(kāi)關(guān)模塊

　　信息開(kāi)關(guān)徹底改變了原有的開(kāi)關(guān)概念，用開(kāi)關(guān)信息點(diǎn)來(lái)完成原有開(kāi)關(guān)的功能，使得原有開(kāi)關(guān)功能固定單一的不足，可通過(guò)設(shè)置相關(guān)控制參數(shù)，對(duì)任一控制點(diǎn)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)群控功能。 　　除此之外，未來(lái)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)模塊還可以包括家庭環(huán)境檢測(cè)模塊、住戶健康檢測(cè)模塊等

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文提出了基于GPRS無(wú)線智能家居系統(tǒng)的總體解決方案。該方案主要是采用GPRS無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端對(duì)家庭系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制；采用RS485總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)的組網(wǎng)；采用嵌入式系統(tǒng)方案搭建智能家居控制器的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并通過(guò)該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用設(shè)備的智能管理和控制。最后本文提供系統(tǒng)核心GPRS芯片軟硬件實(shí)現(xiàn)方法，為后續(xù)及相關(guān)工作提供技術(shù)基礎(chǔ)。