基于BOA服务器的智能家居控制系统设计_张荣荣

第28卷第4期2013年8月北京信息科技大学学报

JournalofBeijingInformationScienceandTechnologyUniversity

Vol．28No．4Aug．2013

文章编号:1674－6864(2013)04－0088－05

基于BOA服务器的智能家居控制系统设计

11

张荣荣，其木苏荣，李

（1．北京信息科技大学

21

彬，邹小平

理学院，北京100192；2．北京市新技术应用研究所，北京100101）

摘要:设计了一种基于BOAWeb服务器的智能家居系统，构建了硬件平台为ARM

Cortex-A8、操作系统为嵌入式Linux的智能家居网关;在前端采集与控制网络为Zigbee无线自组织网络的情形下，设计了Zigbee协调器与ARM间的通信协议。通过向ARM网关移植BOA服务器，在服务器上进行CGI程序及HTML网页设计，实现了远程PC机和手机对本地环境参数及家电的监控。相对于目前广泛使用的遥控终端、固定电脑终端或其它基于C/S的远程控制方案，该方案具有网关架构设计合理、数据交互协议高效、控制终端平台依赖性小、容易推广等特点，对于智能家居网关的研究有很好的借鉴价值。

A8；通用网关接口关键词：BOA服务器；智能家居；ARMCortex-中图分类号：TN92

文献标志码：A

SmarthomecontrolsystemdesignbasedonBOAwebserver

ZHANGRong-rong1，QIMUSu-rong1，LIBin2，ZOUXiao-ping1

（1．SchoolofAppliedScience，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Beijing100192，China；

2．BeijingInstituteofNewTechnologyApplication，Beijing100101，China）

Abstract：ThedesignofasmarthomecontrolsystembasedonBOAWebServerisintroduced．ThehomegatewayisconstructedwithARMCortex-A8ashardwareplatformandembeddedLinuxasoperatingsystem．WithZigbeewirelessnetworkasthefrontdatacollectingandhomeappliancecontrolnetwork，thedatacommunicatingprotocolbetweentheZigbeecoordinatorandARMisdesigned．BytransplantingBOAwebservertotheARMgateway，anddesigningCGIprogramandHTMLwebpage，theremotemonitorofindoorenvironmentparametersandhomeonwebbrowserterminalsisrealized．Thefunctiontestandanalysisproveitagoodreferenceforthestudyofsmarthomegatewaywiththefeaturesofreasonablestructuredesign，efficientcommunicatingprotocol，lowdependencyofterminalplatform，andeasypromotion．

Keywords：BOA；smarthome；ARMCortex-A8；commongatewayinterface

GSM机作为控制终端，通过无线网络（WiFi、蓝牙、等）对家居系统进行控制的方式，这种方式可以真正做到方便、快捷、触手可及。但目前采用这种方式的智能家居系统还不是很多，而且大部分是基于C/S架构实现，需要在手机安装客户端，对手机平台的

［3］依赖性很强，没有良好的用户体验。

针对上述各方案的缺点，笔者提出了一个基于

0引言

随着电子技术及通信技术的成熟发展，智能家

居发生了巨大的改变。目前，智能家居控制系统的解决方案主要有以下几种：第1种是采用键盘、红外

［1］

遥控器、触摸屏等设备对家电进行控制的传统方式，需要分别对控制终端的软件与硬件进行设计，且只能进行本地控制；第2种是采用PC机作为智能

［2］

家居的网关的方式，这种方式需PC机一直处于开机状态，功耗大，且移动不方便；第3种是采用手

BOA［4］Web服务器的智能家居控制系统解决方案，本方案融合了嵌入式、互联网和移动互联网相关技

术，实现了对家电的本地及远程控制。

收稿日期：2013－03－21

基金项目：北京市教育委员会科技计划面上项目（KM201311232020）

作者简介：张荣荣（1987—），女，河北邢台人，硕士研究生，主要从事无线通信方面的研究。

第4期张荣荣等：基于BOA服务器的智能家居控制系统设计89

1系统结构

（下行命令协议）。下行监控命令数据包格式及上行数据包格式分别如图2和图3所示。上行数据数，据包命令头固定为“DATA”包含由Zigbee网络上

；“监控对象”传来的温湿度等数据说明数据来源，即传感器编号；数据包每个部分之间用符号“￥”隔“%”附带数据以开头。下行监控命令数据包命开，

“CMD”；“监控对象”令头固定为中包含所控制的设

备号，包括灯、加湿器、空调等设备编号

。

系统设计目的是构建一个基于Web服务器的

智能家居网关，实现远程PC机或手机浏览器对家中设备的远程监控。

系统结构如图1所示，网关硬件平台选择基于ARMCortex-A8核的S5PC110处理器，软件平台选择嵌入式Linux操作系统，本地采集与控制网络选Zigbee节点连接温度、择Zigbee无线自组织网络，湿度等传感器或家电设备，以多跳自组织的方式与Zigbee协调器通信，Zigbee协调器通过串口与ARM网关进行通信。网关上移植了BOAWeb服务器，在common此服务器上进行通用网关接口（CGI，gatewayinterface）程序及HTML页面设计，远程浏览器通过访问BOA服务器，进而对本地温度、湿度及家电进行远程监控

。

图2

下行监控命令数据包格式

图3上行数据包格式

3

3.1

软件

软件整体设计

BOA服务器主要完成远程浏览器端的登录认

证和智能家居远程控制功能。登录部分的HTML

CGI函数为login．cgi；主控部分文件为index．html，

HTML主页是main．html，CGI函数为main．cgi，整体设计如图4所示，整体程序流程如图5所示

。

图4

图1

基于BOA服务器的智能家居控制系统整体结构

CGI函数与HTML文件整体设计

3.2

登录部分设计

登录页面HTML文件index．html内容主要包括

2数据通信协议

网关与Zigbee协调器间的数据交互协议包含2

用户名及密码输入框及提示信息。登录部分CGI函数login．cgi的作用是对比html文件传来的用户名和密码是否正确，并完成跳转或输出错误提示信息。

部分：从Zigbee网络向网关传送的数据协议（上行数据协议）和从网关向Zigbee网络发送的命令协议

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北京信息科技大学学报第28

卷

submit″说明按钮按下的动作是提交表单。￥FLAG4￥变量处显示各个灯的状态，￥FLAG5￥处显示空调、加湿器、热水器等其他家电的状态。3.3.2

主控部分CGI主程序

CGI主函数main．c的流程如图6所示。为便于服务器解析CGI程序，需打印CGI标准

″Content-Type：text/html″）；头：printf（″%s\r\n\r\n″，

获取环境变量的函数为getenv（″CONTENT_

LENGTH″）。

改变config．ini中被点击的第dev_num号电器

dev_的开关状态，调用了函数config（dev_config，num）；其原理见图7及其说明；电器控制函数device

_fun（）原理如图9所示。

config．ini记录了每个灯的状态信息，内容如：“dev1=1，dev2=0，dev3=0，dev4=1，dev5=1，dev6dev7=1，dev8=0”（1表示开，0表示关）。=0，

设备状态记录文件config．ini操作函数voidconfig（int*dev_config，intdev_num）流程如图7所示。

定位到config．ini文件中第num号设备状态处

7*（dev_num－1）+5，SEEK_的函数是fseek（fp，

图5

基于BOA服务器的整体程序流程

SET）；fseek函数的功能是将fp所指向的 …… 此处隐藏：6009字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……