一個完整的智能家居系統(tǒng)學習，想從事智能家居系統(tǒng)的看過來！
時間：2019-07-25 來源：武漢中心，周老師
(一)什么是智能家居：
智能家居可以理解為一個控制系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)將家里的智能設備連接起來，通過手機控制，遠程控制，自動控制，語音控制等多種控制方式，組成對家庭的一個智能系統(tǒng)，通過一臺智能手機或者是一個智能平板，或者語音設備就可以控制家里的所有智能設備。
(二)智能家居的四大模塊(APP模塊，服務器模塊，MO模塊，ZigBee模塊)
1.APP模塊框架
如下圖1-1所示：
圖1-1APP框架圖
APP實現(xiàn)的功能是通過連接網(wǎng)絡，從而達到控制智能設備的目的，可以通過APP來控制LED燈的亮滅、風扇的開關、門的開關、蜂鳴器的開關等等，同時也能夠實時獲取家中的溫濕度光、照等等。下面是我們在課程中實現(xiàn)的APP界面(APP采用QT編寫的客戶端)，界面如下圖所示，登錄界面(1-2)
圖1-2 APP登錄界面
2.服務器模塊
服務器的運行環(huán)境我們在虛擬機下進行(Ubuntu)，服務器的主要功能是接收客戶端的請求，同時連接下位機(M0開發(fā)板)。比如客戶端發(fā)送一個開燈的命令，服務器收到命令之后，會發(fā)送一個請求到下位機，告訴它需要開燈，下位機收到命令之后就會執(zhí)行該操作，同時下位機也會返回數(shù)據(jù)(溫濕度，光照等)到服務器，服務器接收到之后再發(fā)送給客戶端。
服務器涉及到的知識點比較多，華清遠見嵌入式課程中，我們用到了sqlite3數(shù)據(jù)庫(用來保存用戶的用戶名，密碼和手機號)，線程池，json數(shù)據(jù)庫，串口方面的知識等等，該文章重點介紹串口部分的應用。
服務器最關鍵的，我覺得不在于代碼本身，你首先需要調通串口，因為你只有調通串口才能實現(xiàn)其他的功能，因為開發(fā)板(M0)是通過串口和服務器相連的，一旦串口不能收發(fā)數(shù)據(jù)，一切都是白談。我們一般將串口連接在電腦上的時候，都是和windows系統(tǒng)連的，可以通過打開串口調試助手來進行調試(包括收發(fā)數(shù)據(jù))，但是現(xiàn)在我們的串口是連接在虛擬機上的，要和服務器相同，我們要保證串口和虛擬機是相同的，我們將串口插上電腦之后，打開虛擬機，在最上面一行找的虛擬機三個字，單擊然后有一個可移動設備，點擊它找到一個usb-serial的圖標點擊連接就ok了，具體的操作圖如圖2-1。
圖2-1
為了確保串口已經(jīng)連接到虛擬機上了，我們可以通過命令來查看(進入vim命令，輸入 ls /dev/ttyUSB0)一般都是ttyUSB0，但是也有特殊情況，有的可能是ttyUSB1，所以我們可以輸入 ls /dev/ttyUSB* 。具體的如圖2-2所示(出現(xiàn)下面黃色字體的樣式表示接入串口成功)。
圖2-2
接入串口成功之后，我們然后開始進行代碼的編寫，我們需要在虛擬機下寫一個串口的代碼來充當串口調試助手，從而進行串口數(shù)據(jù)的調試。我選擇的是以文件 通過這些函數(shù)，我們可以實現(xiàn)串口的初始化(比如設置波特率，奇偶檢驗位，停止位等等)，可以進行數(shù)據(jù)的收發(fā)等等。
3.M0模塊
華清遠見智能家居項目采用的是ARM-CortexM0(LPC11C14開發(fā)板)，服務器(可以將服務器移植到A9開發(fā)板上進行操作，我這里沒有進行移植，所以直接在服務器上運行)發(fā)送操作請求數(shù)據(jù)包到MO來完成相應的用戶希望完成的操作，同時M0給服務器回復相應的確認包，表示M0已經(jīng)完成了這項操作，這樣就可以完成一次交互。
M0的框架設計如圖3-1所示
圖3-1 M0框架圖
MO的開發(fā)板上，我們需要先實現(xiàn)點亮led燈的操作，蜂鳴器，風扇等等。完成了這些基礎實驗之后，在加入通信協(xié)議，比如我上位機發(fā)送open就表示請求開燈。
4.ZigBee模塊
ZigBee 是為低數(shù)據(jù)速率、短距離無線網(wǎng)絡通信定義的一系列通信協(xié)議標準。服務器與M0之間是用ZigBee來進行數(shù)據(jù)的傳輸。ZigBee有兩個模塊，一個是協(xié)調器，它與服務器通過串口相連，另一個是終端，它與M0也是通過串口相連。所以我們可以通過讀和寫串口的API，就可以得到我們想要的數(shù)據(jù)包，具體的還需要參考通信協(xié)議說明。
上面大約介紹了華清遠見智能家居系統(tǒng)學習的幾大模塊，并就每個模塊的實現(xiàn)及技術進行了大概的介紹，希望能給致力于從事智能家居系統(tǒng)學習的愛好者們有所幫助。更多更細節(jié)的技術內容學習，可以加入華清遠見嵌入式課程的學習，這里有我們自主研發(fā)的智能家居系統(tǒng)，全套的硬件實訓支持，非常適合學習。
