HomeKit智能家居平臺在多聯式空調系統中的應用研究

莊立廣

摘 要：智能家居是利用智能傳感技術、網絡通信技術、網絡安全技術、現代計算機技術、自動控制技術等將與家庭生活相關的各個子系統結合在一起，構成一個協同工作和方便管理的智能平臺，可以有效的提升家居便利性、安全性和舒適性，并實現節能、環保的家居環境。本論文是在某品牌多聯式空調系統上應用HomeKit智能家居平臺，從而解決其對智能化的需求，借助HomeKit智能家居平臺，可以實現多聯式空調系統的遠程控制，遠程監控，語音交互。更進一步的，可以借助HomeKit智能家居平臺，與家中其它智能設備場景聯動，實現全家的智能家居。

關鍵詞：HomeKit；智能家居；多聯式空調；

術語表：

1.系統總體設計方案：

HomeKit智能家居平臺在多聯式空調系統中的應用框圖如圖1所示。

其中VRF系統的各個單元之間采用HBS通信協議。

其中協議轉換器實現HBS協議到HomeKit協議的轉換，主要針對某品牌VRF系統與HomeKit智能家居平臺之間不同通信協議的轉換。協議轉換器內有Wi-Fi模塊，可以實現數據的無線傳輸。主要功能有：設定空調開/關、運行模式、溫度、風速、擺風以及空調狀態信息查詢。

用戶通過App或Siri輸入VRF系統控制命令，控制命令通過Apple iCloud轉化為HomeKit協議指令、然后無線路由器將控制指令透傳給協議轉換器，協議轉換器將HomeKit協議指令轉化為HBS協議指令來控制VRF系統。同時，VRF系統的狀態信息通過反向鏈路來傳遞給App或者Siri。

2.協議轉換器硬件設計：

本研究課題的硬件總體設計框圖如圖2所示，硬件主控芯片采用瑞薩HD64F39014GFXV單片機，基于Silergy SY8232電源IC的電源電路，基于HBS的VRF系統通信電路，基于UART串口通信的Wi-Fi模塊，另外有時鐘電路，EEPROM電路，基于PST596DNR的復位電路，按鍵電路，LED與蜂鳴器驅動電路。

電源電路：采用Silergy SY8232電源IC，高速響應降壓DC-DC芯片，最大支持2A輸出電流。4.5V～23V寬電壓輸入范圍。SY8232采用順泰PWM體系結構，實現高效的快速動態響應。在本設計中，電源電路負責為協議轉換器供電，將電源適配器的12V/DC輸入轉換為協議轉換器需要的5V電源輸入。

主控芯片HD64F39014GFXV，負責將HBS電路傳來的VRF系統數據轉換為與Wi-Fi通信的UART協議數據，實現VRF系統與Apple iCloud的協議打通。

HBS電路：采用MITSUMI MM1192專用轉換芯片，此芯片符合HBS（家庭總線系統）規范，具有接收和傳輸數據的功能。5V驅動電壓。具有高集成度、高可靠性、低功耗的特點。其負責HBS協議數據的解析和編譯。

Wi-Fi模塊：Wi-Fi通信模塊是用于VRF系統與Apple iCloud的數據傳輸通道，Wi-Fi模塊與主控芯片的之間使用UART串口協議。同時本研究課題選用的Wi-Fi模塊支持HomeKit協議，可以將主控芯片發來的串口協議信息轉換為HomeKit協議。

時鐘電路：根據主控芯片規格要求，采用8M陶瓷振蕩器，為主控芯片產生震蕩時鐘脈沖。

3.協議轉換器軟件設計：

3.1.主控芯片與VRF系統的HBS通信規格：

HBS通信協議以半雙工串口通信方式通信，通信波特率設定為9600bps，偶校驗方式，數據長度最大48字節。

故障處理方式：

當出現奇偶校驗錯誤、幀錯誤或溢出錯誤時，將接收到的數據廢棄。

連續3分鐘接收不到來自VRF系統發來的通信數據，判定與該VRF系統設備通信故障，協議轉換器上報故障報警碼給App。

3.2.主控芯片與Wi-Fi模塊的串口通信規格：

協議轉換器采用UART接口與Wi-Fi模塊通信，以半雙工串口通信方式通信，通信波特率設定為9600bps。Wi-Fi模塊為主設備，協議轉換器主控芯片為從設備。

4.結論：

智能家居是當下海內外研究熱點，具有非常廣的應用前景。根據課題需要以及本身在智能家電行業工作原因，對美的、海信、小米等智能家居廠家交流較多，對智能家居領域的發展狀況及未來趨勢比較了解。基于此，本課題主要研究在VRF系統上應用HomeKit智能家居平臺，通過本課題的研究，實現了VRF系統的智能化控制，用戶可以通過智能終端、語音控制VRF系統，同時，VRF系統可以通過場景聯動進行自動化控制，而不需要用戶人為控制。

參考文獻：

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