嵌入式系统在智能家电控制系统中的应用..docVIP

嵌入式系统在智能家电控制系统中的应用 摘要:随着Internet网像普通家庭生活不断扩展，智能化信息家电产品已经开始不如家庭，并成为现代社会和家庭的新时尚。本文涉及实现了基于嵌入式Internet技术和LIN总线技术的家庭智能控制系统，该控制系统具有连接Internet的以太网接口，同时它能够通过LIN总线与其他家庭智能电器相连接，这样借助于更改系统，通过LIN总线连接起来的家庭智能电器网络就能够与Internet连接起来，通过Internet可以远程访问家庭的所有设备并进行相应的控制。 关键词：Internet；嵌入式；LIN总线；智能家电 1引言 嵌入式系统在家庭和工业领域有着很广泛的应用,例如洗衣机、电冰箱、工业生产流水线等,但是大多数的应用都是以单个为主体,如果这些嵌入式系统都能连接到Internet上面，则可以在任何地方实现检测和控制。随着互联网的发展为嵌入式Internet提供的良好的发展基础，并使其成为当下一个很热门的话题，这也是该论文研究的主要内容。 嵌入式Internet技术的智能家电控制系统必须具有和其他家庭智能电器通信的接口，通过该接口，该控制系统和其他家电智能电器进行通信，通过信息交换来实现相应的监测和控制。同时，该智能控制系统也要具有连接Internet的接口，并支持TCP/IP协议。满足以上条件后，只要该系统有一个IP地址，在世界上任何地方控制者都可以通过Internet进行访问，了解与其相连的所有智能家电的状态信息，并进行相应的控制。本文将介绍基于LIN总线的智能家电系统内部网络的实现。 2整体设计结构框架 2.1 网络问题 本文的目标是设计一个只能电气控制系统将多个家庭电器联入Internet，那么则需要两个网络：家庭智能电器组成的家庭内部网络和Internet网。并且还必须要将两个网络通过某种传输媒介连接起来。 2.2 家庭电器的内部网络 目前，家庭内部组网有多种方式，从传输介质上来看主要分有线和无线两种：有线方式主要有电话线、电力线、光纤等；无线方式主要有红外、蓝牙技术等。但是家庭电器具有多样性，并且要求稳定和低成本，鉴于这种特点本文中我们应用一种新的组网方式，由于这种技术的家庭领域应用很少，因此才说其新。我们采用的是最早应用于汽车行业作为CAN的辅助总线的LIN总线。由于LIN协议的突出特点是协议对硬件的依赖程度低，成本低廉，可以基于普通单片机的通用串口等硬件资源以软件方式实现，几乎所有的为控制都具备LIN必须的硬件资源，因此可以广泛应用于智能家电系统内部网络的数据通信等。 LIN协议标准包括传输协议规范、传输媒体规范、开发工具接口规范和用于软件编程的接口。LIN在硬件和软件商保证了网络节点的互操作性，并有可预测EMC的功能。LIN 通讯是基于SCI(UART)数据格式，采用单主控制器/多从设备的模式。仅使用一根12V 信号总线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线。in总线是基于 UART/SCI 方式的，而物理层电平等需要用专门的in收发器实现。Lin的协议简单，可在软件里面完成。LIN联盟最初由 奥迪、 宝马、克莱斯勒、摩托罗拉、 博士、大众和沃尔沃等整车厂及芯片制造商创立，目的是推动LIN总线的发展，并且发布和管理LIN总线规范，制定一致性测试标准和认证一致性测试机构。目前，改联盟正努力将LIN总线推广为ISO国际标准。 目前，实现智能家居系统的传输方式包括电子载波的X-10和CEBUS、电话线的HomePNA、LonWorks总线、R485总线和CAN总线等。这些有线实现方案有各自的技术特点，适用于要求不用的数据传输速率和数据传输范围的不同场合。但有些技术还或多或少地存在一些自身的不足，例如LonWorke总线适合于智能楼宇控制而不适合于家庭使用，而且价格偏高；X-10的抗干扰能力较差，寻址空间小，对模拟量的支持不够；CEBUS解决了这个问题大接口技术复杂，价格也就难以让人接收。但从家庭网络系统最底层的家庭信息节点的数据采集类信息的传输方面来看，CAN总线应该比较适合的实现方案。CAN总线具有高抗电磁干扰性和高传输可靠性，在很多场合都得到广泛应用，但其成本也相对较高。而串行通信总线LIN具有出色的性能价格比，十分合适在数据传输率低的场合实现简单通信。 与其他总线技术相比，LIN总线技术所具有的突出优点就是不需要单独的硬件控制器，可以用普通的单片机以软件的方式来实现LIN的协议，从而可以大大降低智能家电系统的硬件成本。另外一个突出优点就是它是一个但数据总线，在家庭网络中的架构上可以减少室内的布线量，很迎合家庭装修美观的要求。而且LIN具备完备的通信协议，完全可以满足家庭网络内部的数据采集、家用电器控制等比较简单的数据通信的需要。两者完美的结合，决定了LIN总线将会在未来的