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摘要:以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品,不仅为嵌入式市场展现了美好前景,注入了新的生命力,同时也对嵌入式系统技术,特别是软件技术提出新的挑战。因此,本文对嵌入式家电设备管理信息系统进行了研究。
关键词:嵌入式家电;设备管理;信息系统
引言
随着Internet的普及与发展,微处理器的性价比越来越高,家庭信息化与智能化的趋势日益明显,越来越多的人开始追求家庭生活的高效、便捷,新一代的智能家庭孕育而生。家电远程控制系统作为智能家庭的核心部分,对家庭数字化的普及具有重要的现实意义。
1、嵌入式设备概述
嵌入式设备主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成,它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。嵌入式处理器主要由一个单片机或微控制器(MCU)组成。相关支撑硬件包括显示卡、存储介质(ROM和RAM等)、通讯设备、IC卡或信用卡的读取设备等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统,它不具备像硬盘那样大容量的存储介质,而大多使用闪存(FlashMemory)作为存储介质。嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通讯协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。
2、家庭电器的内部网络
目前,家庭内部组网有多种方式,从传输介质上来看主要分有线和无线两种:有线方式主要有电话线、电力线、光纤等;无线方式主要有红外、蓝牙技术等。但是家庭电器具有多样性,并且要求稳定和低成本,鉴于这种特点本文中我们应用一种新的组网方式,由于这种技术的家庭领域应用很少,因此才说其新。我们采用的是最早应用于汽车行业作为CAN的辅助总线的LIN总线。由于LIN协议的突出特点是协议对硬件的依赖程度低,成本低廉,可以基于普通单片机的通用串口等硬件资源以软件方式实现,几乎所有的为控制都具备LIN必须的硬件资源,因此可以广泛应用于智能家电系统内部网络的数据通信等。
3、LIN总线技术在实现智能家电控制中所具有的优势
目前,实现智能家居系统的传输方式包括电子载波的X-10和CEBUS、电话线的HomePNA、LonWorks总线、R485总线和CAN总线等。这些有线实现方案有各自的技术特点,适用于要求不用的数据传输速率和数据传输范围的不同场合。与其他总线技术相比,LIN总线技术所具有的突出优点就是不需要单独的硬件控制器,可以用普通的单片机以软件的方式来实现LIN的协议,从而可以大大降低智能家电系统的硬件成本。另外一个突出优点就是它是一个但数据总线,在家庭网络中的架构上可以减少室内的布线量,很迎合家庭装修美观的要求。而且LIN具备完备的通信协议,完全可以满足家庭网络内部的数据采集、家用电器控制等比较简单的数据通信的需要。两者完美的结合,决定了LIN总线将会在未来的家庭网络通信的有线方式中占据重要的地位。
4、嵌入式家电设备管理信息系统中家庭网关的设计
4.1系统硬件需求
主控模块由CPU,ROM,DRAM和SDRAM组成。CPU是家庭信息控制平台的核心,负责各子系统的初始化和各部分的协调工作。ROM中包含自举代码和基本操作系统程序,在系统启动时,由CPU控制将ROM中的操作系统、ELF或其他格式的二进制用户应用服务程序与数据装入DRAM的相应位置,然后开始运行。
主控制器采用韩国三星公司的ARM处理器S3C2410,它基于ARM920T核且由9ARMTDMI、存储管理单元(MMU)和高速缓存三部分组成。其中,MMU可以管理虚拟内存,高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器:CP14和CP15。CP14用于调试控制,CP15用于存储系统控制以及测试控制。
4.2系统实现
嵌入式网关主要是把内部的RS232的数据和外部Internet的数据交互。当网关接收到远程主机的访问请求,它从RS-232串口读取,并做一些处理,经过Linux系统调用内核、BSDsocket、传输层和网络层,在网络层添加相应的逻辑地址和其它的数据,封装成IP数据报,在MAC层添加物理地址,然后由网卡芯片添加其它的相应的MAC帧数据,然后由硬件输出数据。
4.2.1嵌入式Linux的移植
使用makemenuconfig把所有不需要的选项去掉,如floppy、SMP、MTRR、SCSI等;把blockdevice移除,只留下oldIDEdevice;把所有的characterdevice移除;把所有的filesystem移除,只留下ext2;不需要sound,同时把embeddedboard常用的driver加进去。
4.2.2串口的操作
串行口是计算机一种常用的接口,具有连接线少,通讯简单,得到广泛的使用。常用的是RS-232,它已成为计算机、外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。Linux从一开始对RS-232提供了很好的支持。
4.2.3Web服务器
Web服务器原理从功能上来讲,Web服务器监听用户端的服务请求,根据用户请求的类型提供相应的服务。用户端使用Web浏览器和Web服务器进行通信。Web服务器在接收到用户端的请求后,处理用户请求并返回需要的数据。服务器主进程监听设定的端口,一旦有浏览器的请求到达,则建立连接并返回新的套接口描述符交由子进程处理。子进程读取请求并分解出URL、请求方法,再由所请求文件扩展名对应的MIME类型判断,如是静态文本则直接读取并发送给浏览器;如是CGI脚本,则新开一个子进程执行该脚本,处理脚本运行结果并返回浏览器;在一定时延后无后续请求则关闭该连接。
4.3系统测试
至此,基于Linux的嵌入式网关己基本做好了,并进行了测试。测试过程如下:在进行测试前,首先要设置开发的IP地址和端口号;先把系统加电,通过JTAG或者串行口把程序下载到开发板中,然后根据bootloader的设置启动系统;系统启动以后,嵌入式网关的守护进程开始工作;打开客户端的浏览器(如IE等),输入嵌入式Linux系统的IP地址和端口号,当成功与服务器连接以后,这样客户端和服务器就可以完成交互功能,实现网络测控。通过选择要测量的项目,表单将信息递交给服务器,服务器接收到请求后,解析请求并作相应处理,然后将处理结果返回给客户端,这样就完成一次处理过程。
结束语
综上所述,嵌入式Linux系统一般可分为软件系统和硬件系统两个部分,硬件系统包含控制电路、控制板,以及涵盖机械的其他附属设备。软件系统是嵌入式系统的必要部分,专门从事硬件的驱动、控制处理或界面处理,以提升硬件产品的价值,是嵌入式系统产品不可或缺的重要部分。
参考文献
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