基于ARM的智能楼宇无线网络信息系统设计

第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００７０－０２基于ＡＲＭ的智能楼宇无线网络信息系统设计张佳星，马福昌（太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西　太原　０３００２４）摘要：提出了一种以嵌入式Ｌｉｎｕｘ作为操作系统，采用Ｊａｖａ编程语言编写应用软件和图形化操作界面，采用８０２．１１ｂ标准规范的智能楼宇无线通讯网络系统。

在小区内设立无线网络服务器，可实现小区内公共消息、语音、视频等在住户与物业管理中心之间的有效传输。

关键词：智能楼宇；无线网络；设计；ＡＲＭ中图分类号：ＴＮ９２５．９３∶ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ收稿日期：２０１２－０３－１４；修回日期：２０１２－０３－２５作者简介：张佳星（１９８５－），男，山西文水人，在读硕士研究生，研究方向：新型传感器与智能控制研究。

０　引言智能楼宇系统包括办公自动化系统、楼宇自动化系统、网络与通讯系统，是对这３个系统的有效集成。

网络和通讯系统提供了信息传输的基础构架，在此基础构架之上，计算机信息网络和控制网络才能够进行有效的通讯，并且可以通过统一的平台进行数据信息的管理。

１　无线网络信息系统整体架构无线网络信息系统主要由服务器、无线网络、嵌入式客户端组成，服务器和客户端之间通过无线网络连接。

系统结构框图如图１所示。

图１　无线网络信息系统结构框图２　客户端体系结构设计ＡＲＭ［１］（Ａｄｖａｎｃｅｄ　ＲＩＳＣ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ）ＣＰＵ是ＡＲＭ公司的高性价比、低功耗的ＲＳＩＣ处理器，包括大量的寄存器，绝大多数操作都是在寄存器中执行的，通过Ｌｏａｄ／Ｓｔｏｒｅ体系结构在寄存器、内存间传递数据，其寻址方式简单，采用固定长度的指令格式［２］。

此外，ＡＲＭ体系还采用了一些特别的技术，在保证其较高性能的同时还减少了芯片的体积，降低了功耗。

３　无线网络设计根据智能楼宇的应用环境，系统设计采用８０２．１１ｂ的基础网络工作模式［３］，在智能建筑内的关键位置安装无线接入点，这些无线接入点再统一连接到小区内的有线ＬＡＮ网络上，将信息和数据传输到小区设立的服务器中，然后由服务器做出相应的处理。

无线网络的结构如图２所示。

图２　无线网络结构单独的一个无线接入点就可以在开放式相对较小且较适中的通讯空间里支持无线ＬＡＮ。

但基于建筑物内部的复杂情况，接入点需要覆盖较大的区域，或者在一个满是墙壁和家具的家庭环境下，因此需要安装更多的接入点。

４　软件设计Ｊａｖａ［４］语言是继Ｃ、Ｃ＋＋之后最流行的商业软件编程语言，广泛地应用于各种产品开发，这在很大程度上归功于Ｊａｖａ虚拟机的特点———平台无关性、安全性及网络移动性。

要在嵌入式系统上运行Ｊａｖａ程序，关键是Ｊａｖａ虚拟机［５］的实现。

首先应对ＡＲＭ处理器的外围Ｉ／Ｏ口进行扩展，然后在硬件平台上移植嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统。

需要在嵌入式操作系统上移植对应的Ｊａｖａ虚拟机，使Ｊａｖａ程序能够在以ＡＲＭ６４１０微处理器为基础的硬件平台上运行。

４．１　Ｊａｖａ虚拟机ｗｏｎｋａ的配置与安装首先应对ＩＮＴＲＰ解释器进行相应的修改，为其重新定义平台相关的宏和处理函数；然后利用ｔｒａｍｐｏｌｉｎｅ机制为针对此硬件平台设计的ｗｏｎｋａ虚拟机引入ＪＩＴ执行引擎；最后对ＶＦＰ、ＦＰＡ浮点数运算机制进行适当的处理，分别引入寄存器直接传输和字索引表的方法，使ｗｏｎｋａ适合ＡＲＭ６４１０处理器的运算特点。

（１）在ｃｏｎｆｉｇ／ｃｏｎｆｉｇ．ａｌｉａｓ的ｓｈｅｌｌ脚本文件中为ｗｏｎｋａ设置处理器及操作系统的类型，在Ｓｈｏｓｔ－ｃｐｕ字段中定义ＣＰＵ类型为ＡＲＭ６４１０。

配置代码为：Ａｒｍ３２）ｈｏｓｔ＿ｃｐｕ＝ａｒｍ（２）在Ｓｈｏｓｔ　ＯＳ字段中加入操作系统类型为Ｌｉｎｕｘ。

配置代码为：Ｌｉｎｕｘ＊）ｈｏｓｔ＿ｏｓ＝ｌｉｎｕｘ（３）定义相应的结构体以便采用正确的对齐方式。

具体代码如下：Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒｓ／ａｌｉｇｎｍｅｎｔ＿ｏｆ＿ｓｉｚｅ．ｃ＃ｄｅｆｉｎｅ　Ａ（ｔｙｐｅ，ｎａｍｅ））Ｓｔｒｕｃｔ｛Ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒＴｙｐｅ　ｘ；｝ｎａｍｅ（４）编辑ｃｏｎｔａｉｎ／ａｒｍ／ｔｈｒｅａｄ．ｈ文件定义ＡＲＭ系列共同的线程处理。

定义语句如下：＃ｄｅｆｉｎｅ　ＵＳＥ＿ＩＮＴＥＲＮＡＬ＿ＴＨＲＥＡＤＳ＃ｄｅｆｉｎｅ　ＴＨＲＥＡＤＳＴＡＣＫＳＩＺＥ（３２＊１０２４）（５）使用对应的栈偏移，用来存储栈指针的缓冲区。

定义语句如下：＃ｄｅｆｉｎｅ　ＳＰ＿ＯＦＦＳＥＴ　２３（６）编辑ｃｏｎｆｉｇ／ａｒｍ／ｕｃｌｉｎｕｘ／ｍｄ．ｈ，对ＡＲＭ以及Ｌｉｎｕｘ进行配置，并对Ｌｉｎｕｘ进行简单的初始化，定义信号处理的函数原型。

定义语句如下：＃ｄｅｆｉｎｅ　ＳＩＧＮＡ＿ＡＲＧＳ（ｓｉｇ，ｃｔｘ）Ｉｍ　ｓｉｇ，ｉｎｔ　ａｒｍ＿ｒｌ，ｉｎｔ　ａｒｍ＿ｒ２，ｉｎｔ　ａｒｍ　ｒ３，ｓｔｒｕｃｔ　ｓｉｇｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｔｒｕｃｔ　ｃｔｘ（７）定义ＣＲＥＡＴＥ　ＮＵＬＬＰＯＩＮＴＥＲ　ＣＨＥＣＫＳ宏来帮助处理Ｊａｖａ访问空指针，并通过Ｇｌｉｂｃ的ｓｙｓ－ｄｅｐｓ／ａｒｍ／ｂｉｔｓ／ｓｅｔｊｍｐ．ｈ和Ｓｙｓｄｅｐｓ／ａｒｍ／ｓｅｔｊｍｐ．ｓ文件查找空指针的处理方法。

Ｊａｖａ虚拟机包括一个类装载器［６］，其主要任务是装载．ｃｌａｓｓ文件并执行其中的字节码，它可从程序以及ＡＰＩ中装载．ｃｌａｓｓ文件。

当程序执行时，所需的那些类就会被装载，由执行引擎来执行字节码程序。

４．２　嵌入式客户端嵌入式客户端直接安装在小区住户的家中，采用有线电源供电，在系统设置中填写对应的ＩＰ地址、网络名称和密匙，客户端便可自动搜寻并加入小区内的无线网络。

客户端通过Ｊａｖａ编写的程序和无线网络实现与服务器的连接，物业管理可以通过服务器向小区住户发送公共消息（如通知、快递等信息），同样通过服务器住户与住户之间、住户与物业之间可以进行可视通话，方便沟通。

在客户端闲置的情况下，还可以适时代理广告业务，在客户端上播放广告，为小区物业创造新的利润点。

客户端界面如图３所示。

图３　客户端界面５　结束语本文重点阐述了无线网络的构建和嵌入式Ｊａｖａ虚拟机的安装配置方法。

通过在实验室环境下的测试，实现了该系统的各项功能，且运行比较稳定，能有效地完成客户端和服务器之间的通讯。

随着物联网行业的不断发展，必将促进智能楼宇各方面技术的长足发展，信息系统作为智能楼宇技术的核心也将会得到更加广泛的应用。

本系统在某些方面还存在不足，希望在日后的发展中将其完善。

参考文献：［１］　马忠梅，李善平．ＡＲＭ＆Ｌｉｎｕｘ嵌入式系统教程［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００４．［２］　Ｗａｌｌ　Ｋ，Ｗａｔｓｏｎ　Ｍ．ＧＮＵ／Ｌｉｎｕｘ编程指南［Ｍ］．王勇，译．北京：清华大学出版社，２００８．［３］　Ｒｏｓｓ　Ｊｏｈｎ．Ｗｉ－Ｆｉ安装配置和使用８０２．１１ｂ无线网络［Ｍ］．王海涛，汤平杨，译．北京：清华大学出版社，２００４．［４］　谭贞军．Ｊａｖａ核心开发技术从入门到精通［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００９．［５］　王立冬．Ｊａｖａ虚拟机分析［Ｊ］．北京理工大学学报，２００２，２８（３）：１０－１２．［６］　李宗伯．嵌入式Ｊａｖａ芯片的设计及其关键技术的研究［Ｊ］．国防科学技术大学学报，２０００，１９（５）：１２－１５．（英文摘要转第７４页）·１７·　２０１２年第５期 张佳星，等：基于ＡＲＭ的智能楼宇无线网络信息系统设计置信息库，解决主机生产企业特别是中间关键总成部件配套企业难以获得最终用户信息的难题；②查询／收集用户信息，即维修站接到用户的服务请求后，可以通过产品编号、用户编号、发票编号等信息查询该用户是否已经存在于平台应用系统中，若不存在，则通过相应界面收集产品的物主信息、销售定单信息、产品维修历史信息、产品应用信息、产品的配置信息等；③创建维修预约申请，即维修站接到用户维修请求后，填写维修预约申请单，协同服务平台将按照预先设定的路由规则将该服务预约发送到相关企业的办事处，等待审批；④查询维修预约申请的审批状态，即维修站可以通过维修预约单号，实时查看维修预约申请的审批状态或审批情况；⑤查询维修历史／故障维修知识库，即维修站可以通过输入产品编号等信息利用协同服务平台查询相关的维修历史／故障信息知识库，获得相应的维修技术支持；⑥填写维修记录信息，即维修站根据被审批同意的维修预约单进行维修服务，并填写各项维修记录，协同服务平台将按照预先设定的路由规则将该服务预约发送到相关企业的办事处进行审批，同时协同服务平台将根据预先设定的规则提取故障种类、换件明细信息，更新相应的产品装配档案信息，并根据维修报告的审批状态生成维修费用结算清单；⑦提交备件采购申请，即维修服务站可以根据业务需要填写备件需求计划，明确备件件号、需求数量，协同服务平台将根据预先设定的规则汇总并分解各备件需求计划，并将各备件需求计划预发送到相关企业的办事处或其他相关处理人员处进行审批；⑧各种查询功能。

４　总结信息技术的广泛应用，为企业带来压力的同时，也为企业提供新的机遇。

售后服务的压力促使重型汽车行业建立基于ＡＳＰ模式的售后服务协同管理平台，有效地提升了售后服务的质量、减少了对服务的反应时间。

该售后服务协同管理平台应用了先进的设计理念，不仅对重型汽车行业产业链的销售及售后业务环节整合具有明显的促进作用，而且也适用于其他相关制造行业。

参考文献：［１］　薛华成．管理信息系统［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００１．［２］　马会钧．面向制造企业的售后服务协同管理集成平台的研究与实现［Ｊ］．中国机械工程，２００６，１７（１２）：５３－５６．［３］　邓超，夏添，吴军．基于Ｊ２ＥＥ的协同服务平台的研究与开发［Ｊ］．华中科技大学学报，２００６，３５（６）：７７－８０．［４］　姜国辉，赖盈汝．企业电子化协同服务平台之研究［Ｊ］．管理学报，２００５，９（２）：２０６－２１０．［５］　李纲，岑雄鹰，陈叶芳．一种基于宏观事件驱动的Ｗｅｂ服务协同机制［Ｊ］．计算机工程，２００６，３２（１）：５４－５６．［６］　杨凡，周朝晖，杨小华．协同订单管理平台上ＣＲＭ与ＥＲＰ的集成与实现［Ｊ］．计算机应用，２００７，２７（Ｂ０６）：４２８－４３０．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｆｔｅｒ－ｓａｌｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｅｄ　ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＳＰ　ＭｏｄｅＺＨＡＯ　Ｃｏｎｇ－ｂｉｎ１，ＺＨＡＯ　Ｃｏｎｇ－ｙａｎｇ２，ＤＥＮＧ　Ｗｅｉ－ｗｅｉ　２（１．Ｈｏｎｇｔａｉ　Ｔｒａｄｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉｕｑｕａｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ，Ｊｉａｙｕｇｕａｎｇ　７３５１００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｊｉｎａｎ　Ａｘｌｅ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌ　Ｈｅａｖｙ　Ｄｕｔｙ　Ｔｒｕｃｋ　Ｇｒｏｕｐ，Ｊｉｎａｎ　２５０１１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ａｆｔｅｒ－ｓａｌｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｎ　ａｆｔｅｒ－ｓａｌｅ　ｓｅｒｖｉｃｅｓ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ａ　ａｆｔｅｒ－ｓａｌｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＳＰ　ｍｏｄｅ　ｉｓ　ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ＡＳＰ　ｍｏｄｅ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ－ｓａｌｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ａｆｔｅｒ－ｓａｌｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ａｒｅ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＡＳＰ　ｍｏｄｅ；ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｓｅｒｖｉｃｅ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐ櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆ｌａｔｆｏｒｍ（上接第７１页）ＡＲＭ　Ｂａｓｅｄ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＤｅｓｉｇｎＺＨＡＮＧ　Ｊｉａ－ｘｉｎｇ，ＭＡ　Ｆｕ－ｃｈａｎｇ（Ｎｅｗ　Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔａｉｙｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｗｈｉｃｈ　ｕｓｅｓ　ａｎｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ａｓ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，Ｊａｖａ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｌａｎｇｕａｇｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　８０２．１１ｂｓｔａｎｄａｒｄ　ｔｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ａｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎ　ａ　ｒｅｓｉｄｅｎｔ　ｓｕｂ－ｄｉｓｔｒｉｃｔ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｂｌｉｃ　ｍｅｓｓａｇｅ，ｖｏｉｃｅ，ｖｉｄｅｏ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｉｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ｄｅｓｉｇｎ；ＡＲＭ·４７·机械工程与自动化 ２０１２年第５期　。