基于Raspberry Pi 3的智能家居系統設計*

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(1.咸陽師范學院 計算機學院，咸陽 712000；2.蘇州大學 )

引 言

隨著計算機技術的不斷發展，特別是無線網絡技術的快速發展，智能手機、智能電器等智能設備不斷上市，智能家居已進入消費領域。智能家居是指集射頻技術、綜合布線、計算機網絡、安防、自動控制等于一體的智能化家居控制系統[1]。目前，物聯網設備價格高、設計復雜、軟件集成度不高，極大地阻礙了智能家居的普及。因此，如何設計一套價格低廉、易于擴展、使用便捷的智能家居系統已成為業界關注的熱點，Raspberry Pi技術(中文名“樹莓派”，簡寫為RPI)的出現為本設計奠定了基礎。

1 系統設計

1.1 硬件的選擇

(1)RaspberryPi介紹

2012年3月，英國劍橋大學埃本·阿普頓(Eben Epton)發售了世界上最小的臺式機，尺寸只有卡片大小，但卻具有普通PC機的全部功能，這就是Raspberry Pi電腦板，中文譯為“樹莓派”[2]。Raspberry Pi是一款基于Linux嵌入式系統的卡片式電腦，它提供了USB、I2C總線和HDMI等接口，可選用C、Python語言等通過裝載Linux 系統和相應的應用程序實現多種功能[3-4]。

設計選用樹莓派3代B型機作為開發機，它采用Broadcom BCM2837作為其SoC(片上系統)，CPU 基于ARM Cortex-A7架構、4核、主頻1.2 GHz，具體參數見表1。

表1 Raspberry Pi 3代B型機參數表[5]

續表1

(2)其他硬件

智能家居系統中包含ESP2866模塊、顯示器、鼠標、鍵盤、WiFi攝像頭等硬件。其中，ESP8266具有 WiFi功能，其核心是一塊Diamond Standard 106Micro控制器以及一個低功耗的32位RISC控制器[6]。同時，它擁有可以直接運行代碼的處理器，具備GPIO、I2C、ADC、SPI、PWM等模塊，并支持AP(Access Point)、STA(Station)、AP+STA共存模式，可使用高效的AT指令[7]。

1.2 系統的總體設計

智能家居系統主要由Raspberry Pi 3代B型機、云服務平臺、WIFI攝像頭、ESP2866模塊、紅外線傳感器、PC機(或移動終端)等設備通過有線或無線方式互聯構成(如圖1所示)?！?br>