如何將家庭里相對獨立的設(shè)備連接成一個系統(tǒng)，從而方便進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程控制？本文通過采用ARM構(gòu)成智能家居控制器來實現(xiàn)這個目標(biāo)。智能家居控制器使用S3C2410、SIM100-E等元件來組成硬件平臺，再將Linux系統(tǒng)移植到硬件平臺上，然后設(shè)計好相應(yīng)的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，最后將軟件下載到硬件平臺來對家電進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程控制。

　　隨著數(shù)字化家用電器的飛速發(fā)展，如何對家庭中相對獨立的家用電器進(jìn)行智能化管理和操作？這是人們非常關(guān)心的一個問題。智能家居控制器能夠?qū)⒃S多相對獨立的家用電器構(gòu)成一個統(tǒng)一的系統(tǒng)，從而方便對家用電器進(jìn)行本地操作，也可通過互聯(lián)網(wǎng)或GPRS系統(tǒng)對家用電器實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等等。本文主要討論智能家居控制的設(shè)計和實現(xiàn)。

　　1 智能家居控制器的硬件設(shè)計

　　在設(shè)計智能家居控制器時，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性，因此將控制器硬件設(shè)計成核心板和控制板2部分。核心板主要用來構(gòu)成一臺嵌入式計算機系統(tǒng)，控制板主要是一些外圍接口。系統(tǒng)硬件如圖1所示。

　　圖1 智能家居硬件結(jié)構(gòu)圖

　　核心板采用三星公司生產(chǎn)的S3C2410微處理器。ROM采用SAMSUNG K9F1208芯片構(gòu)成64M

　　NAND FLASH，將FLASH芯片連接到系統(tǒng)的nGCS0，所以它的起始地址為：0x00000000。RAM采用2片HY57V561620AT-H構(gòu)成64M ，將它連接到系統(tǒng)nGCS6，所以它的起始地址為：0x03000000。為了讓系統(tǒng)從NAND FLASH啟動，要將S3C2410的OM0和OM1引腳都接地。最后將S3C2410處理器的串口控制信號、USB主機控制信號、LCD控制信號、觸摸屏信號、數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、外部中斷等信號全部連接到核心板上的200芯插座上。

　　GPRS模塊采用SIMCOM公司生產(chǎn)的SIM100-E芯片。通過第三個串口信號線TXD2和RXD2和處理器相連接。

　　LCD直接由CPU來控制，不過要增加驅(qū)動電路。

　　觸摸屏采用4線電阻式，直接將它和CPU的nYPON、YMON、nXPON、XMON相連。

　　傳感器接口的輸出信號連接到CPU的EINT9外部中斷引腳上，當(dāng)傳感器接收到某個信號時，就可以通過外部中斷引腳向CPU申請服務(wù)。

　　家電控制接口的輸入控制信號連接到CPU的GPIO端口，當(dāng)要對某個家電進(jìn)行控制時，只需向指定的端口寫入0或1，然后再由家電控制接口發(fā)遙控信號去控制相應(yīng)的家電。

　　2 智能家居控制器操作系統(tǒng)的移植及裁剪

　　考慮到成本，以及系統(tǒng)對實時性的要求不高等因素，所以決定選用Linux操作系統(tǒng)。目前發(fā)行的Linux操作系統(tǒng)都能支持ARM機的體系結(jié)構(gòu)，所以只要根據(jù)平臺的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行移植。移植主要包括建立交叉編譯環(huán)境、修改內(nèi)核源碼、內(nèi)核裁剪和內(nèi)核編譯4等個環(huán)節(jié)。

　　2.1 建立交叉編譯環(huán)境

　　交叉編譯是指利用運行在某臺計算機上的編譯器編譯某個源程序生成在另一種結(jié)構(gòu)計算機上運行的目標(biāo)代碼的過程。編譯器的生成依賴于相應(yīng)的函數(shù)庫，而這些函數(shù)庫又得依靠編譯器來編譯。建立交叉編譯環(huán)境就是將ARM使用的編譯器（如：arm-linux-gcc）和函數(shù)庫（如：glibc）安裝到指定目錄，并使用configure配置好Makefile文件。

　　2.2 修改內(nèi)核源代碼

　　修改內(nèi)核源代碼主要包括啟動代碼的修改、內(nèi)核的鏈接及裝入、參數(shù)傳遞和內(nèi)核引導(dǎo)幾個部分。Linux內(nèi)核分為體系結(jié)構(gòu)相關(guān)部分和體系結(jié)構(gòu)無關(guān)部分。在Linux啟動的第一階段，內(nèi)核與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)部分首先執(zhí)行，它會完成硬件寄存器設(shè)置，內(nèi)存映射等初始化工作。

　　然后把控制權(quán)轉(zhuǎn)給內(nèi)核中與系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的部分。在移植工作中要修改的代碼主要集中在與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的部分。ARM芯片的體系結(jié)構(gòu)在arch/arm目錄下。首先根據(jù)芯片手冊修改boot/init.S文件中的：片選組基地址寄存器、DRAM存儲配置寄存器、DRAM片選寄存器、中斷屏蔽寄存器等。然后修改內(nèi)核的鏈接及裝入ELF。最后將系統(tǒng)中可用頁面的數(shù)目、文件系統(tǒng)大小等信息以參數(shù)形式從啟動代碼傳給內(nèi)核，完成設(shè)置陷阱，初始化中斷，初始化計時器，初始化控制臺等一系列操作而使內(nèi)核正常啟動。

　　2.3 內(nèi)核裁剪和編譯

　　內(nèi)核裁剪是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求將不需要的模塊從內(nèi)核中裁剪了，Linux內(nèi)核的裁剪有好幾個版本，可以使用命令make menuconfig對系統(tǒng)進(jìn)行裁剪。

　　內(nèi)核裁剪之后，最后要進(jìn)行交叉編譯生成內(nèi)核映象文件zImage。具體命令如下：

　　make clean //清理編譯環(huán)境

　　make dep //編譯依賴文件

　　make zImage //編譯內(nèi)核