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基于嵌入式Web服务器的智能家居主控制系统设计

时间:2010-01-15

 随着信息技术的发展,以PC为代表的计算机网络技术发展到一个更高阶段,以嵌入式智能设备为核心的后PC时代已经来临。ARM处理器以其性能高、成本低和功耗低的特点,广泛应用于嵌入式控制、消费,教育类多媒体、DSP和移动式应用等领域。随着生活质量的提高,人们对家庭智能化的需求越来越高。智能化正体现在人们生活的各个方面。其中家居的智能化正成为人们生活中追求的热点,而这里提出的基于嵌入式Web服务器的智能家居系统正好满足这一需求。

1 硬件设计
智能家居系统设计需求是PC机遵循802.3和HPPTD等网络协议,通过网络访问主控制器的Web服务器,登录主控制器,通过电力线构成的家庭小型局域网络或串口,发送指令给从控制器进而控制家电,同时利用监控家电的传感器将家电状态返回至PC,如图1所示。该系统设计要求主控制器功耗低,占用空间小,可进行可视化操作。

1.1 控制器选择
DSP数学信号处理器具有强大数据处理能力和高运行速度,但在音频、USB、SD卡等接口功能扩展较弱。而单片机系列的ARM920T具有5级指令流水线.处理速度为1.1 MHz,内置MMU(Memory Management Unit)、独立的16 KB数据Cache、16 KB指令Cache和高速AMBA(Advanced Microcon-troller Bus Architecture)总线接口等功能。DSP和一般8位单片机相比,它具有更全面的通用功能,具有60个中断控制器,支持实时时钟(RTC)、LCD控制器接口、串口接口、网卡接口等功能,还具有16/32位RISC体系结构和ARM指令集。因此该系统采用ARM公司的ARM920T作为主控制器。

从控制器选用MSP430单片机,与89S51单片机相比,它具有RISC(精简指令集),功耗低,支持16位内部总线,引入Flash型存储器和JTAG技术,编程开发非常方便。这里主要讲述主控制系统。

1.2 网卡接口设计
该系统需要通过互联网或电力线进行网络通信,而Web服务器设计也必须通过网络收发数据,要求数据处理速度快。根据这些要求,该系统采用DAVICOM公司的DM9000AEP作为网卡的设计器件。该器件具有10 Mbit/s和100 Mbit/s的自动切换功能,支持802.3x全双工控制流标准,具有16 K字节的双字SRAM,可以减轻CPU的负担,因此使系统更稳定,处理和传输数据速度更快。

RJ-45采用HanRun公司的可对信号滤波的HR911105A接口,这样可节约印刷板,并有效地减小电磁干扰。ARM920T与网卡DM9000AEP接口设计如图2所示。图中16根数据线相连;命令选择引脚CMD,为高电平时,选择数据端口,CMD为低电平时,选择地址通道;IOR#为读信号引脚;IOW#为写信号引脚;CS#片选信号与ARM920T的片选信号线nGCS3相连。