基于手機平臺的無線網絡控制系統設計

羅明璋 (長江大學電子信息學院，油氣資源與勘探教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 荊州 434023)

王宏麗 (四機賽瓦石油鉆采設備有限公司，湖北 荊州 434000)

王軍民 (油氣資源與勘探教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 荊州 434023)

基于手機平臺的無線網絡控制系統設計

羅明璋 (長江大學電子信息學院，油氣資源與勘探教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 荊州 434023)

王宏麗 (四機賽瓦石油鉆采設備有限公司，湖北 荊州 434000)

王軍民 (油氣資源與勘探教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 荊州 434023)

為適應物聯網和智能家居對無線網絡控制終端的需求，結合手機高普及率得天獨厚的條件，充分利用MTK 平臺的高集成度和可二次開發的特性，提出并實現了基于手機平臺的無線網絡總控制終端。測試結果表明，基于手機平臺的無線網絡控制終端的設計方案切實可行；與同類產品相比，具有價格低廉、開發周期短的優點，具有很大的推廣價值。

MTK 平臺；無線網絡；控制終端

近幾年來物聯網在國內從概念熱進入實質性階段，其思想得到越來越多的領域的親睞，特別是在脫離人的工作環境中；另外隨著移動互聯的興起，越來越多的用戶在移動中便能通過無線網絡通信。因此，結合用戶的需求以及移動互聯的高速發展，開發出一套能隨時隨地控制遠程設備的產品顯得迫切和需要。盡管國內外目前已有成熟的、支持遠程控制的產品運用于工業控制、智能家居、遠程抄表等行業，但大多面臨著價格昂貴、功能單一、過于依賴PC和布線復雜等不足，普遍采用ARM和單片機作為遠程控制的總控制終端，開發周期長和控制方式單一是目前發展的瓶頸。為此，筆者將高度集成的手機開發模塊作為遠程遙控的總控制終端[1]，充分利用其GSM、MMS、多媒體、藍牙和紅外等模塊具有的通信和數據采集的功能，結合實際需求進行端口擴展、負載匹配和驅動程序設計等二次開發，從而達到縮短開發周期和降低成本的目的。

1 系統架構

圖1 基于手機平臺的無線網絡整體框架

系統方案總體框圖如圖1所示，由客戶端、總控制終端、負載3部分組成。

1)客戶端 客戶端是客戶遙控遠程總控制終端的設備，它通過無線通信協議控制基于手機平臺的遠程終端，筆者研究的主要目的是實現用戶在有無線通信信號的地方通過客戶端遠程遙控總控制終端。客戶端作為客戶隨身攜帶的控制設備，應能滿足客戶的要求且方便實用(體積小、操作方便等)，筆者選擇客戶使用的手機作為客戶端，利用手機的無線通信功能能有效地與總控制終端通信。

2)總控制終端 總控制終端是以手機開發平臺為核心，通過擴展輸入輸出端口、負載匹配和驅動程序設計等二次開發完成對外圍設備的控制。筆者選擇基于MTK平臺的手機開發基帶芯片MT6225，該芯片主要是基于GSM的無線通信基帶芯片，其基于C語言的軟件系統可方便地進行二次開發[1]，豐富的GPIO口可拓展任何需要控制的負載。

3)負載 負載為總控制終端要控制的對象，根據不同控制對象的電氣特性需要擴展不同的接口電路。

2 系統實現

圖2 基于手機平臺的智能家居系統

圖2 為基于手機平臺的無線網絡系統在智能家居中的應用。該系統將可進行二次開發的手機平臺作為家居的總控制器，利用該手機平臺的短信、彩信、多媒體功能以及豐富的GPIO口外接負載。通過任何一部帶GSM和MMS功能的手機(不需要安裝任何軟件，也不一定要3G手機)發送指令控制用戶自家的家用電器，控制成功后返回被控制器的情況(網絡阻塞情況或者其他異常情況下，用戶發送短信沒能控制該遠程終端，就不會返回控制信息，用戶可以再次發送指令來達到自己的目的)。同時該終端具有檢測的功能，當家里發生異常情況時，該終端通過外接的各類傳感器檢測到家里的異常情況，立即采取報警措施并將發生異常情況的場景拍攝下來并同時使用短信和彩信功能報告給用戶，并通過傳回的照片能方便地取證，這樣就能阻止意外情況的進一步發生。限于篇幅，筆者僅通過對臺燈的控制來介紹系統的實現。

圖3 臺燈驅動電路

1)臺燈驅動電路 臺燈驅動電路如圖3所示。驅動電路的核心芯片為MOC3061，該芯片為高絕緣性能的光電隔離器件，能用TTL電平驅動[2]。臺燈的開關接在MOC3061的4腳和6腳。筆者的設計通過改變MT6225的GPIO0的狀態控制MOC3061的4腳和6腳的通斷，從而達到控制臺燈亮、滅的目的。電路中R1為限流電阻，使MOC3061的輸入電流為15mA；R2是雙向可控硅的門極電阻，可以提高抗干擾能力；R3為MOC3061的輸出限流電阻；Q1為穩壓管，設計選用1N4001；R4和C1為浪涌吸收電路。

2)MTK平臺控制臺燈流程 MTK平臺[3]控制臺燈流程如圖4所示。

3 系統測試

圖5為MTK手機平臺驅動臺燈測試效果圖。客戶端為任意一款支持短信功能的手機，總控制終端為MTK手機開發平臺，外接負載為臺燈。圖3中GPIO0默認為低電平，剛接上時臺燈處于熄滅狀態，用手機發送短信內容為“on”的指令到基于MTK平臺的遠程控制終端時，臺燈亮，遠程控制終端返回信息“the bulb turn on successfully”，用手機發送短信內容為“off”的指令到基于MTK平臺的遠程控制終時，臺燈熄滅，遠程控制終端返回信息“the bulb turn off successfully”。發送其他內容的短信指令到遠程控制終端時，臺燈沒有響應且不返回任何信息。

4 結 語

將手機平臺作為遠程總控制終端，通過客戶端手機發送約定指令的短信控制該總控制終端的思想及其外接負載的思想在研究中首次被提出。筆者通過將MTK手機開發模塊作為遠程總控制終端，對其二次開發，提出和實現了基于手機平臺的無線網絡總控制終端的設計。實現過程和系統測試結果表明，基于手機平臺的無線網絡控制終端的設計的方案切實可行。

圖4 MTK平臺控制臺燈流程圖

圖5 MTK手機平臺驅動臺燈測試效果圖

[1]趙志新,王紹偉,霍志強,等.MTK手機開發入門[M].北京:人民郵電出版社，2010.

[2]曹曉偉.MOC3061系列光電雙向可控硅驅動器[J].國外電子元器件,1996(12):2-4.

[3]張明云,羅明璋,王軍民,等.基于MTK平臺的短信控制遠程終端的實現[J].單片機與嵌入式系統應用，2011(2)：30-32.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.038

TN929.5

A

1673-1409(2012)01-N118-03