基于ARM与Android的智能家居系统设计与实现84

 分类密级_____________硕士学位论文基于ARM与Android的智能家居系统设计与实现吴志君导师姓名职称：段富海教授专业名称：计算机软件与理论研究方向：嵌入式系统论文答辩日期：2012年5月学位授予日期：2012年6月答辩委员会主席：评阅人：二○一二年五月 基于ARM与Android的智能家居系统设计与实现DesignandImplementationofSmarthomeSystemBasedonARMandAndroid吴志君WuZhi-jun硕士学位论文M.DThesis I独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期： II摘要物联网的发展为智能家居带来了新的机遇。随着国内人民生活水平的提高，智能家居不仅仅是别墅、高档小区的独有之物，越来越多的中低档户型对智能家居的需求日益增加。本文通过对各种智能家居系统进行分析后，设计了一种可以满足中低档户型智能家居设计的整体解决方案。本文首先设计了智能家居系统的整体架构，以S3C6410作为智能家居系统的主控制器，家庭内网Zigbee将家中环境和家用电器有机组合在一起，并与Internet和GPRS网络共同组成了一个安全、方便、舒适的家居环境。然后分别从硬件和软件两方面对智能家居系统进行阐述。硬件主要包括主控制器的选择和节点的设计，重点介绍了前端传感器的硬件原理图。软件方面分别从功能、设计和实现三方面对主机系统软件进行了详细的分析。昀后对该系统进行了测试。该设计的创新点：在环境监测设计中使用了新型的、技术领先的传感器；使用Android系统作为智能家居终端设备的操作系统，并在Android系统上使用了MVC模式设计了智能家居主程序，极大地降低了系统各层的依赖，有利于组件的重用。本文主要研究内容：(1)根据用户需求提出了本文的总体设计方案，满足中低档户型对智能家居的需求。(2)通过对环境监测节点和执行节点功能的研究和分析，设计了相应的硬件电路；深入分析了Z-stack协议栈，完成了主机节点和终端节点的应用程序设计。(3)深入研究了Android系统架构，剖析了Android应用组件和Activity生命周期，对Android平台底层组件软件开发和应用层软件开发过程进行了深入研究，掌握了从底层驱动的开发到Android应用程序的开发流程；在Android系统上设计了智能家居主程序，实现了室内环境与家电的连动模式，并且能够在系统监测到异常情况下，及时处理各种异常。将主机系统、各节点模块分别上电，通过对该智能家居系统进行实际测试和验证，结果表明系统工作正常，达到了前期的设计要求，验证了电路设计的合理性。关键词：智能家居；Android操作系统；Zigbee；ARM；JNI IIIAbstractThedevelopmentofIOThasbroughtnewopportunitiesfortheSmartHome.WiththeimprovementoflivingstandardsofpeopleinChina,theSmartHomeisnotjustvillas,upscaledistrictoftheuniquethings,moreandmoreunitsofmiddleandlowdemandforSmartHomegrowingly.Inthispaper,analysisofavarietyoftheSmartHomesystem,designtheoverallsolutiontomeetthemediumandlowsizeSmartHomedesign.Firstly,thispaperdesigntheoverallarchitectureoftheSmartHomesystem,theS3C6410asthemaincontroller,withinthefamilynetworkZigbeecombinatethehomeenvironmentandhouseholdappliancesttogether,organiccombinedwiththeInternetandtheGPRSnetworktogethertoformasafe,convenientandcomfortablehomeenvironment.ThendescribetheSmartHomesystemfromhardwareandsoftwarerespectively.Hardwaremainlyincludesthechoiceofthemaincontrollerandthedesignofthenode,andfocusesonthehardwareschematicdiagramofthefront-endsensor.Softwarecarriesonthedetailedanalysistohostsystemsoftwarefromthefunction,designandrealizationofthreeaspectsrespectively.Finallythesystemistested.Theschemehasthefollowinginnovationpoints:theuseofnew,technologicallyadvancedsensors;useAndroidastheoperatingsystemfortheSmartHometerminalequipment,andusetheMVCpatterntodesigntheSmartHomemainprogramontheAndroidsystem,greatlyreducesthedependenceofthesystemlayers,conducivetothereuseofcomponents.Thispaperstudiesthecontent:(1)Putforwardthegeneraldesignbasedonuserneeds,whichmeettheneedsofmiddleandlowunitsontheSmartHome.(2)Researchandanalysisofenvironmentalmonitoringnodesandexecutionnodefunction,designthecorrespondinghardwarecircuit;deeplyanalysisoftheZ-stackprotocolstackandcompletetheapplicationdesignofthehostnodeandterminalnodes.(3)In-depthstudyoftheAndroidsystemarchitecture,analysisoftheAndroidapplicationcomponentsandlifecycleofActivity,deeplystudiesthemethodsof IVkernel-levelcomponentsoftwaredevelopmentandapplicationsoftwaredevelopment,mastertheprocessfromthebottom-drivendevelopmenttoAndroidtheprogramdevelopment;designthemainprogramofSmartHomebasedontheAndroidsystem,realizetheindoorenvironmentwithappliancesevenmode,andtimelyprocessofavarietyofabnormalitieswiththesystemmonitoringtoexceptionalcircumstances.Poweronthehostsystem,eachnodemodule,theSmartHomesystembytheactualtestingandvalidation,theresultsshowthatthesystemworkswell,andreachedthepre-designrequirements,verifytherationalityofthecircuitdesign.Keywords:SmartHome;AndroidOperatingSystem;Zigbee;ARM;JNI V目录独创性声明.......................................................................................................................................I摘要.............................................................................................................................................IIAbstract...........................................................................................................................................III第1章绪论.....................................................................................................................................11.1嵌入式处理器的发展.........................................................................................................11.2研究背景.............................................................................................................................11.3课题研究的目的和意义.....................................................................................................21.4国内外发展现状与趋势....................................................................................................31.5研究内容和论文结构安排.................................................................................................41.6本章小结....................................................