基于μcos_ⅲ的智能家居系统设计

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1、分类号TP273学校代码10590UDC620密级公开深圳大学硕士学位论文基于μC/OS_III的智能家居系统设计王忠荣学位类型工程硕士专业学位专业名称控制工程学院（系、所）机电与控制工程学院指导教师姓名杨蓉副教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于μC/OS_III的智能家居系统设计是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日基于μC/

2、OS-III的智能家居系统设计摘要随着计算机技术、信息通信技术和互联网控制技术的迅猛发展，人们的生活质量得到了不断的提高，人们对家居环境的要求越来越高，智能家居的理念也逐渐深入人心，智能家居也必将成为未来家居环境的发展潮流。同时，嵌入式实时操作系统成为近几年来业界研究的热门，各种嵌入式操作系统也因此应运而生。虽然智能家居在国内外发展非常迅速，但由于其高成本以及高复杂性，它的推广具有很大的局限性，可见设计出一套结构简单、高性价比并在主控端搭载有嵌入式实时操作系统的智能家居系统有一定的应用价值和现实意义。本文在分析当前国内外智能家居控制系统发展现状的基础上，

3、针对目前智能家居控制系统存在的高成本、高复杂性等问题，本文首先研究了拥有高性价比的433MHz射频通信无线组网方式的网络拓扑结构以及基于此组网方式自定义主控节点与各分节点设备之间的通信协议栈，而后根据μC/OS-III实时操作系统的运行原理和内核机制，研究了如何把μC/OS-III实时操作系统移植到STM32F407主控芯片上并对其内核进行了修改优化，解决了原有裸机程序系统实时性差、程序可扩展性差和系统运行效率低等缺陷，实现了嵌入式实时操作系统在智能家居系统上的工程应用，最后基于μC/OS-III实时操作系统对LwIP协议栈进行了移植和优化，构建了WEB

4、服务器，使得该智能家居系统实现了无线控制和远程控制的结合。结合以上工作，本系统在移植了μC/OS-III实时操作系统的STM32F407主控节点实现了RGB灯光控制、自动窗帘控制以及温湿度采集等功能，并通过远程WEB方式实现与主控节点相同的控制效果。综上所述，本文主要研究内容有：(1)基于Cortex-M4内核的STM32F407芯片的μC/OS-III操作系统的移植与优化。(2)研究了433MHz射频通信工作原理和网络拓扑结构，基于CC1101的433MHz射频芯片自定义了主控节点和分节点设备的通信协议。(3)基于μC/OS-III操作系统的LwIP协

5、议栈的移植，由此构建了WEB服务器，实现了智能家居的WEB远程控制。经实验测试表明，本文设计的智能家居系统能够很好的满足智能家居控制系统对家居环境智能化、便携化及人性化的需求，同时具备操作简便、结构简单、成本低廉等特I基于μC/OS-III的智能家居系统设计点，为廉价智能家居的推广提供了可能。关键词：智能家居；μC/OS-III；STM32F407；LwIP协议；CC1101IIDesignofSmartHomeBasedonμC/OS_IIIAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputertechnology,info

6、rmationandcommunicationtechnology,Internetcontroltechnology,thequalityofpeople’slifehasbeenconstantlyimprovedandthedemandingofpeopletohomeenvironmentisincreasing.Sotheconceptofintelligenthomehasgainedmoreandmorepopularityandtheintelligenthomewillalsobecomethetrendofdevelopmentint

7、hefuturehomeenvironment.Meanwhile,theembeddedRTOSisthehottopicofstudyinrecentyears,andavarietyofembeddedoperatingsystemalsoemerged.AlthoughthedevelopmentoftheintelligenthomeisrapidbothinChinaandabroad,theintelligenthome,duetoitshighcostsandcomplexity,hasgreatlimitationsonitspromo

8、tion.Thereforeit’svaluableandmeaningfult