嵌入式无线网络智能家电系统设计和实现

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1、嵌入式无线网络智能家电系统设计和实现　　【摘要】首先介绍新一代智能家电的发展前景，并介绍基于无线WIFI的嵌入式Web服务器技术。重点阐述其嵌入式服务器软硬件部分的设计思想。系统由终端设备、无线传输网络和嵌入式WEB服务器组成。整个系统设备采STM32F103ZET6微处理器、无线网卡、蓝牙、蓝牙控制灯，温度传感器、FREERTOS和嵌入式Web服务器。用户通过浏览器便可查看Web服务器上的智能设备参数，并可根据需求向服务器发送对现场设备的控制信号。【关键词】WIFI；嵌入式Web服务器；智能家电；温度传感器；http；蓝牙1.基

2、于嵌入式WEB技术的智能家电监控系统概述随着物质条件改善，人们不断追求高品质的生活方式，对家居自动化的要求也日益提高，传统有线智能家居已逐渐不能适应新形势下的需求。安装简单、自动组网、调试迅速等是未来智能家居发展的必备特点，WLAN作为新一代无线智能家居符合现代生活快节奏、高效率的基本需求。基于智能家电无线传输和控制的需求，嵌入式远程采集和控制设备，以逐步应用到新一代智能家电设备中。结合不断发展的随着物联网和云技术，智能家电将给人们的生活带来方便快捷的服务体验，具有关阔的发展空间和市场前景[1]。6以网络为基础的智能家电监控系统是

3、新一代智能家电系统发展的主流，而随着计算机网络技术和物联网技术的进步，基于嵌入式WEB的网络智能家电系统逐渐得到了人们的广泛关注[2]，其主要原理是：智能家电系统采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式WEB服务器，将采集到的家电信息，传送到内置的WEB服务器。用户可以直接通过浏览器查看WEB服务器上的家电状态信息，授权用户还可以根据需求对家电设置控制信息。本文所述的智能家电监控系统的原理图如图1所示。图1嵌入智能家电监控系统嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下文分别介绍。2.嵌入式智能家电监控系

4、统的硬件结构嵌入式智能家电监控系统的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、Flash芯片、SDRAM内存、EEROM（M24C02）、无线WIFI和带蓝牙控制的灯具组成。其中CPU采用意法半导体公司的STM32F103ZET6，STM32系芯片采用列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。蓝牙CSR的CSR8811无线芯片，WIFI采用CSR6030无线芯片。其中蓝牙设备之间采用蓝牙协议进行无线通信；CSR6030与无线AP相连接入以太网，6CSR6030与CPU采用CSPI协议于S

5、DIO接口通信；EERPOM和温度传感器使用IIC总线通信，空调模块与主嵌入式CPU模块采用UART通信。其中存储管理模块的主要功能分两部分，第一是将用户设置的进行权限控制参数写入EEROM，方便用户管理。第二记录用户设置的设备参数，方便设备控制。图2嵌入式智能家电监控系统的硬件结构3.嵌入式智能家电监控系统的软件嵌入式智能家电监控系统的软件设计与实现是本系统实现的重点，分为嵌入式操作系统与应用软件两大部分。3.1嵌入式操作系统嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特

6、点的专用操作系统。本系统采用嵌入式FreeRTOS操作系统。FreeRTOS是一个迷你操作系统内核的小型嵌入式系统。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要[3]。FreeRTOS操作系统是完全免费的、具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的操作系统，方便地移植和裁剪适用于智能家电领域。3.2智能家电系统软件设计实现图3嵌入式WEB服务器的软件整体架构嵌入式智能家电监控系统的嵌入式WEB6服务器的软件整体架构如图3所示。其主要由BSP驱动层、HAL

7、硬件接口抽象层、WIFI协议栈、蓝牙协议栈、和应用程序组成。其中应用部分嵌入式WEB是本文的应用的重点。蓝牙主要用于传输和控制蓝牙等的状态，并与主CPU模块上的蓝牙通信。应用程序部分，实现主CPU模块上的WIFI模块接收到的用户控制命令或信息转发给蓝牙模块或本地应用模块，同时调用WIFI、TCP/IP的接口将蓝牙采集到的数据和本地采集的数据打包传输给客户端。本文具体实例微蓝牙采集和控制灯的状态；本地应用模块为空调参数采集控制模块和温度传感器。3.2.1嵌入式web服务器的设计嵌入式Web服务器运行的目标系统大多是各类专用设备，内存

8、资源和存储器资源非常有限，它通常作为一种监控、管理手段去控制和配置各种电子设备，实现设备的智能化和信息化。嵌入式Web服务器的研究和应用意义是重大的。它为我们管理、控制和监测各种各样设备提供了一个很好的途径。可以应用与资源的资源有限的嵌入式系统，为