嵌入式技术在智能家居中的运用

嵌入式技术在智能家居中的运用

【摘要】：嵌入式系统是目前发展速度最快的一种应用技术。到目前为止，嵌入式系统已经从早期的计算机系统嵌入结构（包括软件和硬件嵌入）发展成为系统设计的重要方法。

【关键词】：嵌入式技术；智能家居；前景

控制器(MCU)已经在家庭和工业的各个领域得到了应用，通称嵌入式系统，因为计算机芯片是嵌入在有关的设备中的，没有自己独立的外壳。目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段，以MCU为核心，与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能。Internet现已成为社会重要的基础信息设施之一，是信息流通的重要渠道，如果嵌入式系统能够连接到Internet上面，则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。随着嵌入式技术的不断进步和更广泛的运用，嵌入式系统在智能家居中的运用也会随之有更加广阔的发展前景。

1. 嵌入式技术的概念

嵌入式技术是将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统中的一种技术，也就是说，它将软件固化集成到硬件系统中，将硬件系统与软件系统一体化。嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点，因而进入21世纪后其应用越来越广泛，例如，各种家用电器如电冰箱、自动洗衣机、数字点电视机、数码相机等广泛应用这种技术。

嵌入式系统是指将应用程序、操作系统与计算机硬件集成在一起的系统。它以应用为中心，以计算机技术为基础，而且软硬件可以裁剪,因而是能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统。这种系统具有高度自动化，可靠性高等特点。嵌入式系统主要由硬件和软件两部分组成，嵌入式系统的硬件主要包括以下几个模块，嵌入式核心芯片(嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式数字信号处理器、嵌入式片上系统) 、存储器、I/O 端口等。而嵌入式系统软件由嵌入式操作系统和相应的各种应用程序构成。有时把这两种结合起来，应用程序控制着系统的运作和行为，而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

2. 嵌入式核心芯片的特点

嵌入式的关键部分还在于核心芯片的选择，嵌入式核心芯片的特点有：

(1) 可扩展的处理器结构,以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。

(2) 嵌入式微处理器必须功耗很低。

(3) 对实时多任务有很强的支持能力。

(4) 具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断。

3. 嵌入式技术在家庭智能控制系统中的应用

嵌入式技术,在家庭智能控制系统中的应用,特别是DSP 的应用和发展,使得系统的语音和图像处理能力大大增强,不仅可以最大限度地利用硬件投入,而且还避免了资源浪费。嵌入式技术的应用,使得系统的架构更加清晰简捷。系统的软件采用分层设计,不仅方便维护,而且大大提高了代码的利用率, 缩短了开发周期。此外,由于嵌入式技术是伴随In2 性能,可以增加更多的网络应用。嵌入式Internet 的广泛应用必将使家居控制变得更加自动化、智能化和人性化。

嵌入式技术是在Internet的基础上产生和发展的,因此它具有更加卓越的网络在智能家居控制中,具有安全性和能快速地与外界进行信息交换,这就要求计算机对存储器、运算速度等性能指标要求比较高,而嵌入式系统一般情况下都是小型的专用系统,这样就使得嵌入式系统很难承受占有大量系统资源的服务。如何实现嵌入式系统的Internet 接入、”瘦”Web 服务器技术以及嵌入式Internet 安全技术, 是嵌入式系统Internet 技术的关键和核心。

4. 嵌入式智能家居控制系统主要可以对如下家居功能进行控制

(1) 远程监控。当防盗报警被触发后，也可以通过Internet 远程监控家中事态的进展情况。

(2) 报警。可以分为防盗报警、防灾报警等。

(3) 三表抄送功能。将带电子采集器的煤气表、电表、水表的信息发送到终端。

(4) 室内环境控制。比如可以将灯光、DVD 等设备可以集中控制,通过电话、Internet 等远程控制家中的设备。进而实现对家中的音响、视频及灯光的集中控制。

将嵌入式系统与Internet结合起来的想法其实很早以前就有了，主要的困难在于，Internet上面的各种通信协议对于计算机存储器、运算速度等的要求比较高，而嵌入式系统中除部分32位处理器以外，大量存在的是8位和16位MCU，支持TCP/IP等Internet协议将占用大量系统资源，或根本不可能。文章将以嵌入式微控制器Internet技术(EMIT)及其在中国的技术开发中心BOL/TASKING公司的解决方案为基础，描述如何实现嵌入式设备的Internet网络化。

5. 嵌入式技术的进展

嵌入式技术之所以能够快速发展，一个重要的原因就是嵌入式技术具有技术灵活性。无论是软件嵌入还是硬件嵌入，采用嵌入式技术都可以把复杂的系统设计变为独立模块的设计。特别是随着信息技术的飞速发展，传统的独立系统设计已经无法适应现代信息技术的发展需要。例如，在现有通信系统中应用多媒体通信技术时，如果不采用嵌入式技术，则需要对整个通信系统进行彻底更换。随着电子信息技术的不断发展和应用领域的不断扩大，嵌入式技术正在变成最基本的电子系统设计技术。特别是随着SoC技术和集成电路设计制造技术的发展，嵌入式系统已经成为SoC器件设计的基本结构。同时，也正因为电子信息技术的飞速发展，使得现有嵌入式系统设计平台面临着各种不同的挑战。

参考文献

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