基于s3c2440的模拟智能家居系统设计

基于s3c2440的模拟智能家居系统设计
摘要：本文主要介绍了一个基于s3c2440的模拟智能家居系统的设
计，该系统包括模拟家电控制，模拟温度传感，模拟窗帘开关控制，
模拟报警等功能，系统采用LINUX内核，用Qt实现操作界面。
关键词：s3c2440 智能家居 家电控制 温度传感 Qt
目前，随着人们物质生活水平的提高，对家居生活的品质要求也
越来越高，由此就诞生了一个新兴的家装领域，即智能家居系统。然
而目前的智能家居系统绝大部分只局限于某一方面的智能化，如独立
的家庭红外报警系统，独立的灯光控制系统等，还没有一个集多种自
动控制功能于一身且操作界面友好的智能家居系统。本文以s3c2440
cpu为例，探讨基于Linux的包含了家电控制，温度传感，窗帘开关
控制等功能的模拟智能家居系统的设计。
1．系统总体设计
本系统硬件部分以TQ2440开发板为主体，外扩led模块（模拟家电
控制），温度传感器模块（模拟温度传感），步进电机模块（模拟窗帘
开关控制），蜂鸣器模块（模拟自动报警）。见图1
图1
软件部分以Linux-2.6.30.4为系统核心，采用arm-linux-gcc-4.3.3
编译器，各模块应用程序分别调用驱动程序驱动设备，前台界面采用
Qt-4.5.3编写。见图2
图2
2.主要模块的软硬件实现
2.1 LED模块的实现
LED模块采用4个LED指示灯分别模拟灯光开关（两路），电视开关，
空调开关。分别采用s3c2440上的GPB 等4个I/O口控制，硬
件电路图如图3
图3
LED模块的驱动程序核心部分如下：
指定GPIO引脚的功能：输出
static unsigned int gpio_cfg_table [] =
{
S3C2410_GPB5_OUTP,
S3C2410_GPB6_OUTP,
S3C2410_GPB7_OUTP,
S3C2410_GPB8_OUTP,
};

定义设备驱动结构体：
static struct file_operations dev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.ioctl = tq2440_gpio_ioctl,
};
定义设备配置函数，向指定引脚输出高低电平
static int tq2440_gpio_ioctl(
struct inode *inode,
struct file *file,
unsigned int cmd,
unsigned long arg)
{
if (arg > 4)
{
return -EINVAL;
}

switch(cmd)
{
case IOCTL_GPIO_ON:
// 设置指定引脚的输出电平为0
s3c2410_gpio_setpin(gpio_table[arg], 0);
return 0;

case IOCTL_GPIO_OFF:
// 设置指定引脚的输出电平为1
s3c2410_gpio_setpin(gpio_table[arg], 1);
return 0;

default:
return -EINVAL;
}
}

在应用程序中通过ioctl函数向指定I/O口写入高电平或低电平

就可实现对相应led灯的开关，而实际应用中用家庭用灯，家用电器
来取代led灯就可实现对灯光，家用电器的控制。
2.2温度传感模块的实现
温度传感模块采用DS18B20传感器，通过对传感器的读取，实现实时
显示室内温度的功能。DS18B20传感器通过s3c2440上的GPB1口控
制，硬件电路图如图4
图4
DS18B20传感器的驱动程序核心部分如下：
指定DS18B20控制引脚：
#define DS18B20_PIN S3C2410_GPB1；
DS18B20复位，返回0成功，返回1失败：
BYTE DS18b20_reset (void)
{
s3c2410_gpio_cfgpin(DS18B20_PIN, DS18B20_PIN_OUTP);
s3c2410_gpio_setpin(DS18B20_PIN, HIGH);
udelay(100);
s3c2410_gpio_setpin(DS18B20_PIN, LOW);
udelay(600);
s3c2410_gpio_setpin(DS18B20_PIN, HIGH);
udelay(100);
s3c2410_gpio_cfgpin(DS18B20_PIN, DS18B20_PIN_INP);
if(s3c2410_gpio_getpin(DS18B20_PIN)){
//printk("DS18b20 reset failed.\r\n");
return 1;
}
return 0;
}
从DS18B20中读出温度：
void DS18b20_proc(void)
{
while(DS18b20_reset());
udelay(120);
DS18b20_write_byte(0xcc);
DS18b20_write_byte(0x44);
udelay(5);
while(DS18b20_reset());
udelay(200);
DS18b20_write_byte(0xcc);
DS18b20_write_byte(0xbe);
data[0] = DS18b20_read_byte();
data[1] = DS18b20_read_byte();
}
static ssize_t s3c2440_18b20_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t
*off)
{
DS18b20_proc();
buf[0] = data[0];
buf[1] = data[1];
return 1;
}
定义设备驱动结构体：
static struct file_operations s3c2440_18b20_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.read = s3c2440_18b20_read,
.release =s3c2440_18b20_release,
.open =s3c2440_18b20_open,
};

此外由于使用了Linux-2.6.30.4为操作系统核心，就不能再使

用我们通常用的register_chrdev搭配devfs_mk_cdev和
devfs_remove搭配unregister_chrdev函数来创建设备节点和注销
设备节点，而应该使用misc_register(&misc)和
misc_deregister(&misc)来创建和注销设备节点，否则驱动模块编译
会报错，这是很多技术人员从基于Linux-2.4内核编写驱动转到
Linux-2.6内核容易犯的错误。有了驱动程序我们就可以通过
read(fd, buf, 1)函数从传感器中读出参数经过转换后行成实际温度
显示在界面上。而且这个温度可以与蜂鸣器模块联系起来，当温度过
高时实现自动报警功能。
2.3 步进电机模块
2.4 蜂鸣器模块
3.前台界面设计
本系统前台操作界面采用Qt-4.5.3设计，利用开发板自带的触摸
屏驱动实现触屏控制。前台界面框架如下图：
图
各模块接口槽定义如下：

创新点：
1. 本系统集成了多个模块的自动控制功能，实现了一个完整的智能
家居系统
2. 采用了较新版本的软件来开发，如内核采用Linux-2.6.30.4，界
面采用Qt-4.5.3,这样就使得系统响应速度更快，效率更高。
3. 开发软件完全开源，硬件成本也较低，性价比较高，经过改进后
有很高的产业化价值。