智能家居远程监控系统设计与实现

随着国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对居住房子的舒适性及安全性要求也提升到了更高的档次，同时计算机技术、网络和信息技术也在不断发展，这使得家庭智能系统的远程监控成为一种现实。本文设计的智能家居远程监控系统实现了家用电器等的智能化管理，对家庭环境的实时监视和自动报警功能。

1 智能家居系统的总体结构

智能家居远程监控系统的核心部分是一个嵌入式Web服务器，系统集有线和无线Web服务器于一体，用户可以利用办公室的PC登录家中的Web服务器，在通过用户名和密码验证后，便可以查看并控制家用电器。系统结构框图如图1所示。

2 系统硬件设计

本系统硬件电路框图如图2所示，主要由ARM9控制器S3C2440，FLASH，SDRAM，电源及复位模块，触摸屏显示模块，USB摄像头，以太网接口模块，GPRS模块，家电控制，安防控制等组成。

2．1 ARM9控制器S3C2440

ARM9控制器S3C2440是基于ARM920T内核的16／32位RISC处理器，具有功能强大、性价比高、功耗低的优点。

2．2 家电控制

本系统针对家电设备的智能化程度不同，提出了不同的解决方案。对于电灯开关等需要手工控制的传统家庭设备。系统添加了辅助控制器（继电器等），用户可通过以太网或手机短信的方式控制处理器GPIOn的状态，间接控制家庭设备；对于电视、空调等可通过红外线控制的电器设备，系统采用带有以太网接口的通用控制器统一遥控；对于自身具备网络接入功能，支持远程平台控制的智能电器设备，直接接入家庭以太网即可。

2．3 安防控制

系统使用的所有探测器（烟感传感器、煤气传感器、门磁传感器等）和报警设备，都是通过GPIO与控制器相连来完成报警输入输出的功能。然而这些输入输出信号都有很强的电流，对系统的干扰较大，因此采用TLP521光电隔离芯片和继电器对报警输入输出信号分别进行隔离，从而把外部信号对系统的影响降到最低。

2．4 GPRS模块

GPRS模块采用西门子公司的MC35i GPRS MODEM。当S3C2440控制器收到报警信号时，它通过UART控制MC35i，将预存的相应报警信息通过GPRS网络以短信的形式发送到用户的手机上，同时向小区物业中心发出报警，使用户和物业部门及时发现险情，并采取有效的处理措施减少经济损失。

2．5 以太网接口模块

由于S3C2440本身没有集成以太网控制模块，所以需要一个与之相匹配的DM9000控制芯片来实现以太网扩展接口。在DM9000和RJ45接口之间通过网络隔离变压器HR601627来连接，连接图如图3所示，网络隔离变压器起信号传输、高电压隔离等作用，以保护系统的安全。

2．6 USB摄像头

本系统所用的USB摄像头是中星微公司的ZC2301P。摄像头ZC301P采集的视频信号经压缩后形成的视频数据流会通过内部总线传送到嵌入式Web服务器上，用户可通过登陆网络直接观看Web服务器上的视频图像，实时监控家中的情况。

3 系统软件设计

本系统控制中心是ARM9控制器，其软件设计包括系统软件（嵌入式 *** 作系统、硬件设备驱动程序、嵌入式Web服务器）设计和应用软件（网页设计及CGI应用程序）设计。

3．1 嵌入式 *** 作系统在S3C2440上移植过程

（1）从网站上下载Linux的内核源码linux-2．6．31．tar．bz2和交叉编译器arm920t-eabi．tgz，这个交叉编译器是4．1．2版本的，支持EABI，可以提高编译的效率。

（2）在宿主机上将内核源码解压得到linux-2．6．31，将交叉编译器解压到指定目录。

（3）修改Makefile文件及相关硬件文件。由于内核的编译是根据Makefile文件的指示进行的，Makefile文件来组织内核的各模块之间的关系，记录了各个模块之间的相互联系和依赖关系。所以，修改Linux2．6．31根目录下的Maldile文件来指定平台和交叉编译器。

（4）通过命令# make menuconfig来配置内核。配置内核时，让它支持EABI编译。

（5）在linux-2．6．31根目录下执行命令# make zImage来编译内核，将生成的内核镜像文件zImage通过相应的固化软件固化到系统相应的存储器中，完成linux-2．6．31内核在ARM微处理器上的移植。