基于Linux 操作系統(tǒng)的小型家居智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱正國

（攀枝花學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，攀枝花 617000）

0 引言

隨著計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種智能化的產(chǎn)品逐漸出現(xiàn)在市場(chǎng)上，例如智能監(jiān)控系統(tǒng)和智能家居系統(tǒng)。特別是智能家居系統(tǒng)，用戶可以通過手機(jī)短信了解家里的情況并通過手機(jī)發(fā)送命令進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)家人及財(cái)產(chǎn)安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。家、芯片、手機(jī)三者通過短信連接在一起，通過手機(jī)短信來實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭的監(jiān)控和管理也就應(yīng)運(yùn)而生了。

通過手機(jī)和PC終端能夠讓家居和人緊密的聯(lián)系在一起。短信在家庭中做監(jiān)控使用，能夠很好地了解家庭情況，特別是對(duì)家中老人和孩子而言，非常方便。安防方面的作用，如果有小偷闖入家中，警報(bào)短信就會(huì)被安裝好的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送到管理者的手機(jī)中，機(jī)主可以通過這些信息及時(shí)了解目前監(jiān)控環(huán)境的狀況。對(duì)我們的家庭很實(shí)用，即使遠(yuǎn)在千里之外的地方上班，我們對(duì)家里的狀況也能了如指掌。

1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是基于Linux操作系統(tǒng)的小型家居智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)采用GTK+源碼實(shí)現(xiàn)的，并且應(yīng)用了Linux下的Glade開發(fā)軟件進(jìn)行開發(fā)。本系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了可以向管理者發(fā)送信息，而且可以針對(duì)不同的用戶，還可以發(fā)送中文信息或者英文信息；管理者還可以向系統(tǒng)發(fā)送命令，例如家里來客人了，如果自己不在家的話，可以給系統(tǒng)發(fā)送一條短信命令打開門，讓客人進(jìn)入家里，以免客人在外面等著主人回來。本系統(tǒng)通過模擬一個(gè)小型芯片能夠?qū)崿F(xiàn)的通信功能和執(zhí)行的相關(guān)功能，具體實(shí)現(xiàn)的流程如圖1所示。

圖1 功能模塊

2 系統(tǒng)主界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的界面是使用GTK+和Glade圖形界面工具制作和編寫的，整個(gè)界面就是一個(gè)容器，可以向其中添加選項(xiàng)框。通過鏈接函數(shù)，得到操作圖形界面的對(duì)象，在主函數(shù)中調(diào)用對(duì)象，可以直接對(duì)其操作。在整個(gè)界面中，左邊有個(gè)消息顯出處框、時(shí)間顯示框、消息顯示的文本框；在右邊是服務(wù)開啟按鈕、號(hào)碼輸入框、發(fā)送按鈕、消息文本框。制作的界面如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)界面

3 短信發(fā)送界面與實(shí)現(xiàn)

短信發(fā)送界面，主要實(shí)現(xiàn)的是小型家居智能化控制系統(tǒng)中的通信功能，實(shí)現(xiàn)用戶的手機(jī)與家里的芯片進(jìn)行通信，當(dāng)滿足一定的條件的時(shí)候，就會(huì)觸發(fā)短信發(fā)送功能，根據(jù)主人的需要，我們可以設(shè)置發(fā)送的內(nèi)容是中文的信息還是英文的信息。例如家里著火了，溫度會(huì)升高，溫度傳感器就會(huì)觸發(fā)短信發(fā)送功能提醒主人家里著火了。如圖3所示。

圖3 發(fā)送中文界面

本系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送中文信息，把信息傳遞給英文用戶。如圖4所示。

如果短信發(fā)送成功后就會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框提示發(fā)送成功。如果短信發(fā)送失敗會(huì)提醒重新發(fā)送，同時(shí)用戶也要檢查自己的電話號(hào)碼以及消息內(nèi)容是否有錯(cuò)誤。如圖5所示：

圖4 發(fā)送英文界面

圖5 發(fā)送失敗界面

4 短信接收編程與實(shí)現(xiàn)

本文設(shè)計(jì)了接收函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了接收主人發(fā)來的一些短信命令，例如主人不在家，家里來客人了，主人可以通過手機(jī)發(fā)送一條短信命令把門打開；如果家里著火了，主人也可以發(fā)送短信，實(shí)現(xiàn)家里的消防系統(tǒng)打開；如果主人有想要看的電視節(jié)目，而自己不在家，主人可以發(fā)送短信打開電視機(jī)，錄制電視節(jié)目，回家后可以觀看錄制的節(jié)目。本系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)其他家居的智能化控制，下圖展示的是接收“打開電視機(jī)開始錄制節(jié)目”的短信并執(zhí)行操作的界面，如圖6所示：

圖6 接收短信界面

詳細(xì)接收代碼實(shí)現(xiàn)：int get_message(int fd){

char rbuf[MAXBUF];

int nread,nwrite;

char cmd_at[MAXBUF];

char cmd_cmgr[]="at+cmgr=1 ";

char cmd_cmgd[]="at+cmgd=1 ";

memset(cmd_at,0,sizeof(cmd_at)); //----at＜CR＞----

strcpy(cmd_at,"at ");

nwrite=pdu_write(fd,cmd_at,strlen(cmd_at),TINMEOUNT);

printf("nwrite=%d,%s ",nwrite,cmd_at);

memset(rbuf,0,sizeof(rbuf)); sleep(2);

nread=pdu_read(fd,rbuf,TINMEOUNT);

printf("nread=%d,%s ",nread,rbuf);

if(NULL==strstr(rbuf,"OK")){

return 1;}

//讀第一條短信

memset(rbuf,0,MAXBUF);

nwrite=pdu_write(fd,cmd_cmgr,strlen(cmd_cmgr),TINMEOUNT);

nread=pdu_read(fd,rbuf,TINMEOUNT);

printf("nread=%d,%s ",nread,rbuf);

if(NULL==strstr(rbuf,"OK")){

return 1;

}

if((NULL!=strstr(rbuf,"62535F005B8996327CFB7EDF"))||(NULL!=strstr(rbuf,"Open the security system"))){

printf("打開安防系統(tǒng) ");

memset(rbuf,0,MAXBUF);

nwrite=pdu_write(fd,cmd_cmgd,strlen(cmd_cmgd),TINMEOUNT);

nread=pdu_read(fd,rbuf,TINMEOUNT);

printf("nread=%d,%s ",nread,rbuf);

return 2;

}

if((NULL != strstr(rbuf, "62535F00996E6C34673A")) ||(NULL!=strstr(rbuf,"Open the water dispenser"))){

printf("打開飲水機(jī) ");

memset(rbuf,0,MAXBUF);

nwrite=pdu_write(fd,cmd_cmgd,strlen(cmd_cmgd),TINMEOUNT);

nread=pdu_read(fd,rbuf,TINMEOUNT);

printf("nread=%d,%s ",nread,rbuf);

return 3;

}

if((NULL!=strstr(rbuf,"62535F00753589C6673A5F555236828 276EE"))||(NULL!=strstr(rbuf,"Turn on the TV recording programs"))){

printf("打開電視機(jī)錄制節(jié)目 ");

memset(rbuf,0,MAXBUF);

nwrite=pdu_write(fd,cmd_cmgd,strlen(cmd_cmgd),TINMEOUNT);

nread=pdu_read(fd,rbuf,TINMEOUNT);

printf("nread=%d,%s ",nread,rbuf);

return 4;

}

if((NULL!=strstr(rbuf,"62535F00592795E8"))||(NULL!=strstr(rbuf,"Open the door"))){

printf("打開大門 ");

memset(rbuf,0,MAXBUF);

nwrite=pdu_write(fd,cmd_cmgd,strlen(cmd_cmgd),TINMEOUNT);

nread=pdu_read(fd,rbuf,TINMEOUNT);

printf("nread=%d,%s ",nread,rbuf);

return 5;

}

//刪除短信

printf("刪除短信！ ");

memset(rbuf,0,MAXBUF);

nwrite=pdu_write(fd,cmd_cmgd,strlen(cmd_cmgd),TINMEOUNT);

nread=pdu_read(fd,rbuf,TINMEOUNT);

printf("nread=%d,%s ",nread,rbuf);

return 0;

}

5 短信收發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1 相關(guān)AT命令功能介紹

①短信息操作

短信操作步驟及相關(guān)命令：

設(shè)置短信格式——AT+CMGF

設(shè)置短信存儲(chǔ)載體——AT+CPMS

讀短信——AT+CMGR

發(fā)送短信——AT+CMGS

刪除短信——AT+CMGD

顯示短信——AT+CMGL

②AT+CPMS選擇短信存儲(chǔ)的載體。

測(cè)試結(jié)果：a.AT+CPMS=”SM”

+CPMS：8,15,8,15,1,40

OK

返回OK表示設(shè)置成功，說明當(dāng)前顯示狀態(tài)：SIM儲(chǔ)器總?cè)萘繛?5，當(dāng)前存儲(chǔ)量8。

③命令格式：AT+CPMS?主要用于顯示當(dāng)前短信存儲(chǔ)載體設(shè)置。

測(cè)試結(jié)果：a.AT+CPMS?

+CPMS："SM",8,15,"SM",8,15,"ME",1,40

OK

當(dāng)前短信存儲(chǔ)載體設(shè)置為：mem1為SM，mem2為 SM，mem3為ME；

④命令格式：AT+CPMS=?用于顯示命令支持的相關(guān)參數(shù)

⑤AT+CMGF設(shè)置短信格式，看用戶是發(fā)送英文還是中文，選著為1，發(fā)送英文；選擇0，則是發(fā)送中文。設(shè)置成功后要返回OK。

測(cè)試結(jié)果：AT+CMGF=?顯示可以等于幾。

+CMGF：(0,1)

OK

AT+CMGF=1設(shè)置為發(fā)送英文

OK

AT+CMGF=0設(shè)置為發(fā)送中文

+CMGF：1

OK

⑥AT+CMGS發(fā)送短信內(nèi)容命令，發(fā)送后有一個(gè)＜ctrl-z＞，用字符代替是x1a。

測(cè)試結(jié)果：a.AT+CMGS=18782966350＜CR＞

＞adc123.123＜ctrl-z＞

+CMS ERROR：500

ERROR：500表示命令錯(cuò)誤；⑦AT+CMGR讀短信，后面跟讀第幾條短信。測(cè)試結(jié)果：a.AT+CMGR=1

+CMS

OK

5.2 PDU格式下短信收發(fā)流程圖

短消息被保存在一些緩存中，也可以把消息存放在SIM卡中，MODEM從手機(jī)中接收短消息，具體的是把SIM中的消息讀出來，讀短信要利用AT+CMGR和AT+CMGD兩條指令來完成。與接收短信息一樣，發(fā)送時(shí)也要先建立聯(lián)接，傳送一些初始化指令，然后發(fā)送短消息內(nèi)容。收發(fā)流程圖如下：

圖7 短信發(fā)送流程