摘 要： 設(shè)計了一個基于Qt/Embedded 觸摸屏的智能家居控制平臺，并通過zigbee 組網(wǎng)的方式，實現(xiàn)家居的智能化控制。首先，智能家居的界面用Qt/Embedded 設(shè)計，然后，界面被移植到以ARM9 為微處理器的控制平臺上，并實現(xiàn)界面的觸摸屏功能；最后，通過串口驅(qū)動將設(shè)計的具有觸摸屏功能的界面與zigbee 組網(wǎng)的協(xié)議連接起來，實現(xiàn)對智能家居控制的無線傳輸。

　　1 引言

　　隨著生活質(zhì)量的提高，家居智能化已經(jīng)成為當今時代的一種主流。如何更好的設(shè)計智能家居的整體性控制就顯得越來越重要。由于ARM 和觸摸屏的迅速發(fā)展，采用更好的GUI,實現(xiàn)友好的界面控制成為了可能；同時由于zigbee 無限傳輸技術(shù)的廣泛應(yīng)用，通過設(shè)計zigbee 的協(xié)議組網(wǎng)，使ARM 能輕易的通過的串口驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)智能家居的控制；同時，通過ARM 對萬能遙控器的識別碼的學習，實現(xiàn)了ARM 在智能家居上的多功能應(yīng)用和智能家居的一體化控制。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計概述

　　基于嵌入式智能家居的設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。主要包括以下幾部分。Qt/E 及l(fā)inux 系統(tǒng)、ARM9微處理器、zigbee 模塊、語音模塊、GSM 模塊、串口和網(wǎng)絡(luò)模塊以及萬能遙控器。

圖1 智能家居設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖

　　ARM9 微處理器采用Samsung S3C2440 CPU開發(fā)板，系統(tǒng)選擇嵌入式linux 系統(tǒng)，其內(nèi)核使用2.6.25.8 的內(nèi)核，nandflash 采用256M 的內(nèi)存。且由于arm 內(nèi)核集成了多種外設(shè)控制模塊的驅(qū)動程序，所以要對其進行必要的裁剪，串口用于連接zigbee模塊。

　　Zigbee 采用TI 公司的CC24430 無線射頻芯片，zigbee 有顯著的低成本、低消耗、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點多等的無線傳輸功能，所以可以將一個zigbee 作為路由，通過一個zigbee 向多個zigbee 傳輸?shù)墓δ?，實現(xiàn)zigbee 的組網(wǎng)的，也有效的延長了zigbee 的傳輸距離。

　　網(wǎng)絡(luò)模塊采用CS8900A通過連接路由器，實現(xiàn)遠程登入。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計實現(xiàn)

　　系統(tǒng)采用linux 作為操作系統(tǒng)， 首先基于Qt/Embedded 進行圖形界面的設(shè)計，再在宿主機上建立交叉編譯環(huán)境，并制作yaffs 操作系統(tǒng)，最后將嵌入式linux 系統(tǒng)移植到ARM9 開發(fā)板上。系統(tǒng)通過設(shè)計GUI 界面，實現(xiàn)通過觸摸屏對智能家居的一體化控制[1].文章軟件部分包括嵌入式linux 操作系統(tǒng)的移植、系統(tǒng)界面設(shè)計、串口驅(qū)動和zigbee 組網(wǎng)設(shè)計。

　　在ARM9 和zigbee 的傳輸過程中，有一個智能家居的單元端接口設(shè)置。為了區(qū)別于不同家庭之間的傳輸，首先ARM9 會有一個各自家庭的主機ID 號設(shè)置。在一個家庭的智能化控制上，給路由功能的zigbee 設(shè)計八個端口，每個端口有一個ID 號，然后其余的連接路由的zigbee 通過接受各自ID 號的分別傳輸信息，最后，這些zigbee 又分別設(shè)置各自的設(shè)備號，這樣就去除了干擾，實現(xiàn)智能家居的單獨控制。

　　3.1 觸摸屏和Qt/Embedded 交叉編譯環(huán)境的建立

　　在建立交叉編譯環(huán)境之前先要進行l(wèi)inux 系統(tǒng)移植，Linux 系統(tǒng)的移植主要主要包括BootLoad 移植、內(nèi)核移植與裁剪以及文件系統(tǒng)移植等部分[2].文章選用u-boot 作為BooLload 引導程序。Linux 內(nèi)核由于其公開性，很容易實現(xiàn)其移植和裁剪。文件系統(tǒng)這采用yaffs 根文件系統(tǒng)。

　　觸摸屏和Qt/Embedded 的交叉編譯環(huán)境的建立是linux 系統(tǒng)移植的關(guān)鍵部分。其步驟如下。

　　第一步是進行觸摸屏校正，設(shè)計中采用tislib-1.4作為觸摸屏的校正。其分為兩步：（1）編譯tislib,產(chǎn)生校正文件。（2）是下載校正文件和庫文件到arm 板，實現(xiàn)五點校正。其編譯過程如下。

第二步是Qt/E 的交叉編譯。設(shè)計中Qt/E 采用qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0.同時為了方便程序開發(fā)，需要安裝X86 版和ARM 版。

　　先在PC 上使用x86 版和qvfb 開發(fā)，完成以后再使用ARM 交叉編譯放到開發(fā)版上運行。所以需要先解壓一次，然后重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0-x86;再解壓一次，并重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.5.0-arm.Qt/E 的編譯過程如下。

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　　最后，設(shè)置交叉編譯環(huán)境變量，進入系統(tǒng)控制平臺vi /etc/profile.寫入環(huán)境變量如下：

　　3.2 Qt/Embedded 編程

　　打開Qt Creator,進入Qt4 GUI Application,分別建立了pro、mai.cpp、dialog.cpp 和dialog.h 文件[3].智能家居的圖形用戶界面圖2,分為如圖2（a）和圖2（b）所示，下面先說明圖2（a）。quankai-全開按鈕主要是完成控制屋內(nèi)所有燈光的打開；quanguan-全關(guān)按鈕主要是完成控制屋內(nèi)所有燈光的關(guān)閉；woshi-臥室、chufang-廚房、keting-客廳、衛(wèi)生間-衛(wèi)生間主要是當按下按鈕時，會進入分別控制它們安裝的具體設(shè)備的窗口；tianjia-添加、shanchu-shanchu 按鈕是當添加新的設(shè)備和拆除設(shè)備時的控制功能。再介紹圖2（b）。下面設(shè)置了一些設(shè)備，如deng-燈、chuanglian-窗簾、menci-門磁、meiqifa-煤氣閥、kongti-空調(diào)，dianshi-電視、bingxiang-冰箱、xiyiji-洗衣機，當按下如圖b 的按鈕時，按鈕會通過槽輸出一個16 進制，這個16 進制將通過串口傳輸給zigbee,然后觸發(fā)zigbee 中的控制程序，實現(xiàn)控制設(shè)備的作用。

　　下面對幾個重要的連接進行說明。圖2（a）的說明如下：

圖2 智能家居界面效果圖。

（1） connect（PushButton. SIGNAL（clicked（）），this, SLOT（open（）））

　　當PushButton 按鈕按下時，zhinengjiaju 對話框接受信號，并執(zhí)行open（）函數(shù)，open（）函數(shù)中寫如程序，讓其進入下一個對話框--zhinengjiaju1.下面是部分程序：

　　圖2（b）的說明如下：

　?。?）connect（PushButton.SIGNAL（clicked（）），this, SLOT（newslot（）））

　　當按下按鈕PushButton 時，zhinengjiaju1 對話框接受一個信號，使newslot（）函數(shù)發(fā)出一個16 進制。下面是部分程序：

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　　3.3 串口傳輸驅(qū)動程序

　　ARM 和zigbee 主要是通過串口實現(xiàn)傳輸。界面設(shè)計完成后，通過觸摸觸發(fā)按鈕，使按鈕輸出出一個16 進制，zigbee 通過串口驅(qū)動接受到按鈕傳輸出的數(shù)據(jù)，使zigbee 中的程序工作。下面是部分串口傳輸驅(qū)動程序源代碼。

3.4 zigbee 組網(wǎng)設(shè)計

　　Zigbee 的組網(wǎng)主要是由zigbee 的協(xié)調(diào)器和向zigbee 的節(jié)點相互傳輸組成的。主要是用一個zigbee 作為路由，向這個zigbee 下載協(xié)調(diào)器的程序；再向其余的zigbee 下載節(jié)點程序，從而實現(xiàn)一個zigbee 控制多個zigbee 的傳輸過程。以下是部分的智能家居所有編寫的的zigbee 的組網(wǎng)應(yīng)用程序。

　　4 結(jié)語

　　在智能家居的設(shè)計中，一個友好的系統(tǒng)界面（GUI）是非常必要的，友好的GUI 界面更加方便用戶的使用，也促進了系統(tǒng)的推廣。通過ARM 和zigbee對智能家居的控制，很有效的實現(xiàn)無線傳輸控制功能，且由于ARM 可以對萬能遙控器識別碼的學習，可以很容易的設(shè)計出一種配合ARM 和zigbee 的遙控器，更家的完善了對智能家居的無線控制功能，更大的適應(yīng)廣大用戶的需求。