基于ARM及GPRS智能家居控制器的軟硬件實現

　　GPRS通信模塊安裝在智能家居控制器中，主要功能為通過GPRS網絡連接到Internet網絡，并主動與監控中心建立通信鏈路，進行雙向數據通信。GPRS通信模塊設計采用了Freescale公司生產的內嵌TCP/IP協議的G24GPRSOEM。該模塊尺寸小，功耗低，便于集成。

　　GPRS通信終端收發模塊主要由G24模塊、天線、SIM卡、相關的電平轉換電路和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RS232串行口與智能家居控制器ARM進行通信。

　　G24收發模塊采用AT指令操作，通過RS232串行口進行數據通信。GPRS網絡通信原理為：首先通過SGSN節點使通信終端模塊附在GPRS網絡上；然后通過GGSN節點由PPP（PointtoPointProtocol）協議獲得一個隨機分配的IP地址，連接到Internet上；最后通信終端模塊通過Internet，按照監控中心設定的端口號與監控中心建立通信鏈路。

　?。?）測試G24通信是否正常。首先選擇串行口并設置波特率，G24波特率的范圍為600到460800bit/s，支持自動波特率偵聽，能夠自動與監控中心通訊模塊的波特率保持一致。發送“AT”，如果模塊返回“OK”，則通信正常，否則重發。

　　（2）接入Internet。首先測試當地是否有GPRS覆蓋，向模塊發送“AT+CGPRS？”，如果返回“+CGPRS：1”，則有GPRS覆蓋，否則隔5秒鐘后再次檢測。然后發送“AT+CGATT=1”使模塊附在GPRS網絡上。最后發送“AT+MIPCALL=1，cmnet”通過PPP協議建立與GGSN的無線連接，獲得一個動態的IP地址，接入Internet。

　　（3）連接監控中心。向模塊發送“AT+MIPOPEN=，《“DestinationAddress”》，”建立與監控中心通信連接。如果返回“+MIPOPEN：SocketID，1”，則說明與監控中心建立了通信連接，如果返回“+MIPSTAT：1，1”，則說明有物理鏈接中斷，須重新進行連接。其中對AT+MIPOPEN指令的參數作以下說明：

　　SocketID：G24通信連接的ID號，G24有4個可用Socket，每個Socket有1372Byte緩沖區。

　　SourcePort：G24的數據傳輸端口號，其值為0~65535。建議采用1024以上的端口號。

　　DestinationAddress：目標端的IP地址，也就是監控中心監控服務器的IP地址。

　　DestinationPort：目標端的數據傳輸端口號，即監控中心監控服務器設定的傳輸端口號。

　　Protocol：傳輸通信協議，0表示TCP方式，1表示UDP方式。

　?。?）數據收發。與監控中心建立通信連接后，就可以進行數據收發了。發送數據用“AT+MIPSEND=1，’Data’；+MIPPUSH=1”?！癉ata”表示要發送的數據，本設計采用了G24默認的ASCII碼編碼，須用十六進制的ASCII碼形式表示。一旦有數據到達，G24模塊就會通過RS232串行口返回“+MIPRTCP：，”。其中Left是一個十進制的數字，表示還有多少個字符在協議棧中尚未接收，如果數據全部接收，則Left為0；接收到的數據“Data”是十六進制的ASCII碼形式。

　?。?）斷開通信連接。向模塊發送“AT+MIPCLOSE=SocketID”，模塊返回“OK”，表示斷開成功。

　　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，發射功率極低，無須批準；

　　信息功能：顯示和接受來自社區管理平臺和互連網絡的數據廣播和短消息；

　　查詢狀態：·可查詢系統安防系統報警與布撤防狀態； 　·可查詢系統電器控制狀態；

　　設置布撤防：·設置系統布撤防；

　　設置參數：·設置系統參數，包括網絡參數和模式控制參數；

　　發送指令：·直接控制指令發送：實現對照明電器的開關控制和調光控制，對家電設備的開關控制； 　　·時間控制和邏輯控制程序啟動：可以定時開啟一些控制模式或按照一定的邏輯關系啟動系統控制指令； 　　·照明場景控制：可以通過場景控制命令實現照明設備的群控，如開啟一定數量的燈光創造一種特定的燈光氛圍。

　　該系統的液晶控制面板是另一個主要的人機界面，它采用有線的方式接入485總線， 起到系統設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主要的人機界面，通過該軟件就可以方便地通過電腦實現對家庭各種設備的控制和查詢，還可以對系統進行設置，例如信息開關的模式和場景的設置。由于電腦軟件可以通過各種電子地圖，甚至類似游戲一樣的三維界面來制作，所以使用起來會更加有趣和方便。

　　監控節點模塊

　　所有智能家居系統的節點控制模塊通過RS485家庭控制總線， 并遵循統一的家庭控制網絡通訊協議，與系統信息控制中心相連，實現系統數據通訊。 在一條總線上可以掛接256個模塊，從而實現家庭自動化控制的各種功能，模塊類型包括：

　　無線收發基站模塊

　　主要為了配合無線遙控器模塊使用，是系統的必配件，作為無線收發基站，它將遙控器傳送來信息通過家庭控制網絡傳給系統信息控制中心，再將系統信息控制中心的指令和短消息信息通過無線射頻信號傳給無線遙控器，是無線信息轉化成有線家庭控制網絡信息的地方；

　　繼電器開關控制模塊

　　低功率回路控制，采用高性能固態繼電器進行控制。在接到智能家居控制器的指令后，對家庭中的低功率電器，主要是燈光（還包括各種音響系統、電視機、電動窗簾）進行開關控制，控制功率為每回路100瓦； 　　大功率電器控制模塊：也是采用固態繼電器進行控制，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，可對家中的大功率電器（如空調、熱水器）進行開關控制，控制功率為單回路最大2，500瓦；

　　可控硅調光控制模塊

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

　　信息開關模塊

　　信息開關徹底改變了原有的開關概念，用開關信息點來完成原有開關的功能，使得原有開關功能固定單一的不足，可通過設置相關控制參數，對任一控制點進行控制，從而實現群控功能。 　　除此之外，未來的監控節點模塊還可以包括家庭環境檢測模塊、住戶健康檢測模塊等

　　結語

　　本文提出了基于GPRS無線智能家居系統的總體解決方案。該方案主要是采用GPRS無線通信技術實現遠程終端對家庭系統的遠程控制；采用RS485總線技術實現家庭系統的組網；采用嵌入式系統方案搭建智能家居控制器的開發平臺，并通過該平臺實現對家用設備的智能管理和控制。最后本文提供系統核心GPRS芯片軟硬件實現方法，為后續及相關工作提供技術基礎。