基于ARM的智能家居紅外控制系統設計探討

郎佳輝

（成都師范學院，成都 611100）

伴隨社會經濟的持續、快速發展，人們生活質量的大幅提升，其對生活環境、生活品味提出了更多且更高要求，開始注重家居的智能化、人性化，享受由此所帶來的舒適、安全與便利。在傳統類型的家電設備當中，紅外遙控器始終是其不容分割的重要組成部分，但需要指出的是，伴隨當今智能家居產品的日漸增多，傳統紅外遙控器實際使用中所存在的問題越發明顯，比如家電設備難以接受接收遙控器所發送的紅外碼，遙控器使用中需頻繁換電池等。對此，為了能更好迎合智能家居的發展，且將傳統紅外遙控器使用中所存在的問題有效解決掉。本文以ARM為基礎，設計了一種新型的紅外控制系統，現對此作一探討。

1 硬件設計

針對紅外控制系統而言，其有多部分構成，如電源模塊、串口電路模塊、ARM處理器、無線通信模塊及紅外學習模塊等。對于此系統的ARM處理器而言，選用的是ARM cortex A8嵌入式開發板pcDuino（LinkSrite公司產）。其核心處理器選擇的是Allwinner A10。DRAM的容量是1GB，而板載存儲為2GB Flash，與Arduino接口完全兼容。其實為一個性價比、性能皆高的迷你PC平臺，能借助內置的HDMI接口，將視頻輸出至顯示屏或電視上，可運行諸如Ubuntu等PC操作系統。

（1）串口電路設計。對于pcDuino開發板來講，其設置有USB接口2個，而紅外學習模塊所選用的是USB0接口，借助此接口，不僅能完成數據傳輸，而且還能進行命令交換。因紅外學習模塊與pcDuino間的通信，需借助USB轉串口模塊來達成，所以系統在電平轉換信號方面，選用的是CH341T芯片。（2）無線通信模塊。在pcDuino開發板上，并無無線通信模塊，因此需要借助外接模塊來獲得無線通信功能。當前比較常用的無線技術為RFID、ZigBee、Wifi等，其中，針對Wifi通信來講，其擁有WPA2安全性能，而且還有著比較高的傳輸速率以及比較大覆蓋范圍，因而能夠較好的滿足本系統的數據通信需要。將WIFIPCDUINO（pcDuino官方）當作系統的無線通信模塊，其內部選用的芯片類型為RT5370，不僅支持USB2.0，而且還支持IEEE 802.11/B/G/N標準，數據傳輸速率為150Mbps，而最高工作頻率為2.473GHz，最低為2.411GHz，因為在多類型嵌入式操作系統中，其均能運行。（3）紅外學習模塊。為了能強化職能加劇控制系統的整體穩定性，降低開發難度，減少開發時間，將紅外學習模塊（全方位下載型紅外遙控學習模塊）應用于此系統中，此模塊能夠對市面上約99%的遙控器進行學習（如DV、投影儀、空調及電視等）。另外，其采取的是以電器為單位組織，能夠同時支持多種電器，且無電時數據也不會丟失；還需要指出的是，其還能同時控制多個設備，指令比較簡單。（4）電源模塊。系統供電所采用的是9V直流電源，而pcDuino與紅外學習模塊的供電電壓都是+5V，這里，借助7805變壓芯片，把9V電壓向+5V輸出轉變。

2 軟件設計

2.1 內核定制

所采用的嵌入式Linux的內核源碼是開源，用戶依據自身實際需要，調整內核，以獲得符合自身需要的系統。本系統采用的嵌入式操作系統型號為Ubuntu12.04，內核為3.4.29。另外，在系統內核當中，還配由許多功能模塊，除了會占較多系統資源外，還會影響事件響應與執行速度。為了能夠提升系統的反應速度，節省磁盤空間，需對內核模塊實施定制與裁剪，并修改內核的各方面的源代碼，比如進程、中斷機制、系統調用及內存管理等，將那些不重要的代碼刪除，以減小內核，使其變得更為精小且高效，有更強的應用性。

2.2 ARM服務器的軟件設計

于ARM端，將服務器程序啟動，將USB串口打開（與紅外控制模塊相連），對Android設備客戶端所對應的連接請求進行監聽，如果感知到連接請求，此時，對客戶端連接予以接受，并對來自客戶端的數據進行讀取，對服務器進行什么操作進行判斷。通信協議為：數據包首個字節發送0，表明ARM服務器正在進行指令代碼的學習操作，而如果發送1，則表明其正在控制紅外家電設備。另外，服務器把客戶端所發出的指令代碼向紅外控制模塊轉發，以此借助客戶端軟件來學習、控制家電設備。

3 結束語

綜上，本文以ARM為基礎來進行紅外控制系統的設計，此系統選用的是嵌入式Linux，基于此操作系統運作下，實現紅外碼學習，并在Android客戶端，控制家電設備紅外設備。另外，在Android設備上安裝智能家居紅外控制系統軟件，系統可借助此客戶端，學習家電設備紅外碼，并進行集中控制，因而有著更加實用的操作效能。