家居智能控制器 【技术领域】
本发明涉及了一种家居智能控制器，特别适用于为家庭视频信号提供了集中的整合处理，同时可以对家庭的安防设备、电器设施和计量仪表等实现集中控制和远程控制的家居智能控制器。
背景技术
近年中国的智能家居概念被炒作得沸沸扬扬，但真正全面地代表智能家居的主流和完整概念的产品在市场上也从未出现。什么是智能家居、它应该包含哪些内容、它应当为人们提供哪些功能并带来怎样的方便？我们的产品将以实际的应用和直观的表达来完整地诠释人们的种种描述。目前存在的信息网络的形式主要有四种：以传输语音业务为主的电信网，以传输模拟视频信号为主的有线电视网，以传输数字数据信号为主的计算机网和以传输设备控制信号为主的控制网。一般家庭的弱电接入也主要是以上四种形式。从信息网络发展的总体趋势上看，最终必然会实现这四种网络的共同接入和有机结合。随着计算机技术、网络通信技术、自动控制技术、微电子技术和传感器技术的发展，因特网已经成为全球数据通信的骨干网络，“Everythingover IP”已成为新的网络通信技术的主流发展方向。伴随着宽带数字化技术的发展和普及，信息网络最终必将在TCP/IP上实现统一。最终实现“四网合一”(共用传输介质、信号分别调制、分隔传送)和“四网融合”(共用传输介质、信号统一调制、数字化融合、统一传送)。鉴于以上分析，我们的智能家居产品一方面为家庭地弱电接人提供统一的解决方案，另一方面，为家庭视频信号提供了集中的整合处理，同时可以对家庭的安防设备、电器设施和计量仪表等实现集中控制和远程控制。进而，给出了家庭网络布线的标准化基础。
本发明的目在于提供一种具有“宽带接入”、“数字视频”和“无线传输”的家居智能控制器。
【发明内容】
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：本发明以该控制器为基本单元，构造成为一整套小区或社区的家庭多媒体控制系统网络，该家居智能终端包括音频视频处理单元，LCD(TFT)处理和显示输出单元、触摸屏输入单元、IP网络接口单元，家庭报警接口单元、家电智能控制单元，其特征在于采用嵌入式多线程应用程序。其中子程序1实时检测数据端口，保存端口数据；子程序2处理用户的输入及其它操作；子程序3负责抄表和其它控制数据的处理；子程序4处理门禁及报警器的请求；子程序5等待客户通讯连接请求。
本发明的子线程3负责表数据处理，程序设定一个定时器，定时器每间隔一定时间数据采集器发送数据采集命令，采集器接收到采集命令后，将实时的表数据执行数据库操作。服务器与客户机之间建立数据链路，双方可以进行通讯，客户程序发送请求，并与服务器连接输入请求。
本发明从外部输入的视频信号经过实时软件压缩，形成符合H.263协议的数据流，发送到IP网络，接受端进行侦听和实时软件解压、播放。从外部输入的音频信号经过实时软件压缩，形成符合G.711协议的数据流，发送到IP网络，接受端进行侦听和实时软件解压、播放。
本发明家电控制包括本地控制或远程控制，由信号发送模块、信号接收模块两部分组成，其中发送模块接收系统传来的数字控制信号，将数字信号进行处理，产生RF信号发送给接受模块；接收模块接收到发送模块的RF信号后，对该信号进行解调，根据一定的传输协议，对转换后的信号进行识别，通过驱动电路对家电进行控制。
本发明网络通讯接口单元有1个通用的10/100Mbps以太网接口，一个用于为家居智能控制器提供以太网接口。
本发明与现有技术相比具有“宽带接入”、“数字视频”和“无线传输”等优点。
【附图说明】
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的连接示意图。
图3是本发明的系统总线驱动模块图。
图4是本发明的系统主板上的触摸屏控制模块图。
图5是本发明的系统主板上的系统外围接口图。
图6是本发明的系统主板上的中央处理器模块。
图7是本发明的系统主板上的音频信号处理模块图。
图8是本发明的系统主板上的以太网接口图。
图9是本发明的系统主板上的输入/输出接口图。
图10是本发明服务端的软件流程图。
图11是本发明客户端的软件流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明对本发明作进一步详细的描述：如图1-图3所示：
USB接口单元：接收系统外部输入的USB视频信号，并送处理器单元。
中央处理器单元：本系统采用IntelStrongARM SA1110，该处理器是一个具有高集成度的通讯控制芯片，内部集成了一个32bitStrongARM RISC处理器内核，并具有逻辑单元、多个通讯信道、LCD控制器、内存和PCMCIA控制器和通用的I/O口。
音频接口单元：本部分采用飞利浦的UDA1341，对音频信号进行编、解码。
以太网接口单元：10BaseT以太网控制器采用Cirrus Logic CS8900A。本部分提供1个Ethernet接口，用于为VHC提供Ethernet接口。电源管理单元：将输入的直流9V电压转换为直流5V、直流3V、直流1.8V和直流15V，供系统各个模块使用触摸屏控制单元：用于识别用户输入，当用户在触摸屏上进行输入操作时，编码信号发送到处理器单元。在实际触摸屏输入时，为了防止连击和重键问题，该系统在软件上采取了一些措施：当发现有触摸输入时，经10毫秒延时去除抖动，然后程序转入定位触摸位置阶段。为了进一步提高输入分辨率，系统每次启动时，系统会对触摸屏相对原点进行校验。
存储器单元：
SDRAM采用三星16MB/32MB/64MB SDRAM，32Bit位数据宽度，存储时间为10ns。在这个bank上采用了两片8M×16SDRAM芯片，32MB内存。系统板也可直接支持4M×16、16M×16类型的SDRAM。
ROM Flash memory在开发板上采用32Bits数据宽度，两片Intel的28F640J3A Flash组成的16M字节内存，也可换用28F320J3A或28F128J3A组成8M字节或32M字节，读取时间为120ns。系统板上，此段内存区域的等待周期设置为12wait-state。
LCD单元：
LCD的最大分辨率为1024×1024pixel。SA1110 CPU支持三种类型的LCD：
1.STN支持3375 possible colors，允许任意的256 colors；
2.TFT支持最大到65536 colors(16-bit)；
3.黑白LCD支持15灰度级。
本系统有二个LCD接口，第一个LCD接口是为了与扁平电缆连接的LCD而设计，其间距为0.5mm，主要支持的LCD伪彩屏(STN)、TFT LCD。例如南亚、东芝的LCD。
该部分不仅显示视频信号，还可以显示人机对话界面，包括设防、撤防操作密码输入、浏览物业信息、留言信息、发布物业服务请求等。
安防报警、家电控制单元：本部分是对串口模块、功能按键模块、I/O扩展模块的实际应用的归纳。
安防报警：本系统可以接收各种报警输入，只要包括室内防盗、紧急求助、煤气泄漏探测、烟感报警等。各种探测器均为简单的开关量输入、输出接口，系统后台程序随时监测报警端口的状态变化，一旦某报警端口通道状态发生变化，经程序判断此时探测器处于报警状态，进一步判断报警级别，若报警是火警，则启动紧急输出软件模块，紧急输出模块中，系统会切断相关的电源和作其他一些紧急处理；而其他级别的报警不会启动紧急输出模块，系统进入一般的报警处理程序。发生报警时，系统将报警信息通过网络发送到小区管理中心，管理中心服务器接收VHC发送的报警信息，服务器收到报警信号以后，立即以声音或者其他形式通知值班物业管理员，让值班管理员及时了解警情，方便对次作出处理；同时记录报警类型、报警发生地点、时问等信息，供日后参考之用。用户还可以手动启动紧急报警，向管理中心发出火警、盗警或其他求助信号。
动启动紧急报警，向管理中心发出火警、盗警或其他求助信号。
家电控制：本部分用于对各种家电进行控制，包括本地控制和远程控制。为了简化综合布线工作，本系统采用无线控制技术。家电控制的实现，由信号发送模块和信号接收模块共同工作组成。1、发送模块接收系统传来的数字控制信号，对数字信号进行编码，产生RF信号并发送；2、接收模块接收RF信号，对信号进行解调，根据一定的传输协议，对转换后的信号进行识别，通过启动电路对家电进行控制。
如图4-图9所示：详细说明本发明的工作过程：
系统上电后，电源管理模块输出系统需要的直流9伏、5伏、3.3伏、1.8伏.之后，系统各个模块启动，系统进入工作状态.SA1110 CPU开始工作，从外部存储器调入Kernel代码，linux操作系统启动后，接着把应用程序代码调入内存，应用程序开始执行.应用程序执行后，首先对系统安防控制、安防报警模块、家电控制模块及LCD显示模块初始化，LCD屏幕显示系统初始界面，安防状态处于预设置状态，家电运行在初始状态。程序进入对通讯网络接口单元的通讯端口的状态监听，一旦监测到有通讯请求，系统立即响应通讯连接请求并与连接请求方建立连接，两者之间可以开始数据传输。另外，启动第二个线程，该线程同样起监听通讯端口作用，还负责链路连接、响应通讯请求、数据发送、接收等对外通讯的全部底层工作。同样，第二个线程响应通讯请求，建立连接后，会启动第三个线程，此线程与前面述说的线程功能类似。依次类推，系统可以建立多个通讯线程，因此可以较好地满足通讯需要。
通讯线程启动的同时，主程序生成一个线程，此线程对安防控制及报警模块的输入端口进行监测。当某个报警输入端口的状态与系统预设置的属性值不一致时，系统认为有报警输入，接着就启动相应的报警处理程序。在报警处理程序中，一方面，以声音或强光形式向用户发出报警警告信息，另一方面，将响应的报警信息以网络变量的形式发送到小区管理中心控制平台。在对家电进行控制时，用户在触摸屏上触摸相应的控制家电图标(如开启电风扇，则需要在静止的风扇图标上点击一下，若输出控制成功，原来静止的风扇图标就会变成活动的风扇图标)，触摸屏控制模块捕获触摸位置信号，UCB1300器件把捕获的模拟信号转换为能被处理器识别的信息码，应用程序读取信息码，程序对信息码进行比较、分析，激活相应的触摸屏输入处理程序。
如图10所示，程序开始后，程序进行初始化，初始化完毕就启动服务器线程。服务器主线程生成五个子线程，子线程1实时地监测数据端口数据，保存端口数据至变量，当有报警输入(端口数据是报警数据)时，根据报警类型作相应的报警紧急处理，并将报警数据记录在数据库中，接着判断是否有客户加入，有，则将报警数据发送给客户机，然后继续监听数据输入，否则返回实时监测报警输入状态；子线程2处理用户的输入及其它操作；子线程3负责三表数据处理，在此线程中，程序设一个定时器，定时器每间隔一定时间向数据采集器发送数据采集命令，采集器接收到采集命令后，将实时的三表数据回送装置，装置接收三表数据后执行数据库操作，将数据保存到数据中，以便客户查询；子线程4处理门禁请求，服务器端负责读取刷卡信息，然后对所得信息进行分析，若数据有效，就启动家电控制模块，把门打开，同时数据备份到数据库中；子线程5等待客户通讯连接请求，有连接请求，则响应请求，建立连接，连接成功即开始进行通讯，响应连接请求后，程序保存该请求的SOCKET到消息队列，直到该SOCKET通讯结束才释放。下面具体介绍客户机与服务器之间的数据通信的相关内容：数据通信只要分为7个模块，模块1(监测数据端口数据)服务器接收到此请求后，将保存在以上m yParallel变量中的数据口数据返回给客户机；模块2(家电控制)服务器接收到此请求后，依据所带参数(数据包的第三字节，标识写的端口地址；数据包的第四字节，标识写的数据)将传递的数据输入家电控制模块，控制模块分析数据后对一些家用电器进行控制(由于目前家电控制只限于控制开关量，所以没有操作结果反馈)；模块3(三表数据查询)服务器接收到此请求后，将需要的数据从数据库中检索出来，组织好后返回给客户端。返回本月数据，上月数据，上上月数据以及抄表的状态；模块4(远程监控)；模块5(可视对讲)；模块6(门禁记录查询)服务器接收到此请求后，将从数据库中检索最近N条门禁记录，并按字符串的方式组织好后返回给客户。需分两次返回，第一次返回该命令字，第二次返回真正的结果数据。因此客户端在接收到此命令字后，必须初始化一块字符缓冲来接收字符结果；模块7(报警记录查询)服务器接收到此请求后，将从数据库中检索最近N条警报记录，并按字符串的方式组织好后返回给客户。需分两次返回，第一次返回该命令字，第二次返回真正的结果数据。因此客户端在接收到此命令字后，必须初始化一块字符缓冲来接收字苻结果。
如图11所示，程序开始，程序做初始化工作，程序获取服务器地址，向服务器发送通信连接请求，等待服务器响应，服务器响应请求后，在服务器与客户机之间建立数据链路，双方可以进行通信，如果服务器没有响应或者服务器拒绝请求，程序继续发送请求，直到响应请求并连接成功。与服务器连接成功后，开始接收用户的输入请求，接着响应输入请求，输入请求模块主要担负与服务器的数据通信，具体表现：请求1——向服务器发送监测数据端口命令，等待服务器反馈，数据返回后，分析数据是否有效，数据有效则将获取数据送往相关处理子程后结束此次请求；若服务器没有数据反馈或数据无效，再次发送监测数据端口命令，发送命令后程序进入等待接收服务器反馈信息状态，数据返回而且数据有效，完成请求处理。请求2——向服务器发家电控制命令；请求3——三表数据查询；请求4——远程监控请求；5——可视对讲请求；请求6——门禁记录查询；请求7——报警记录查询。请求2、3、4、5、6、7的处理实现原理与请求1类似。请求处理完成后，程序返回检测用户输入请求信息状态，接收用户输入请求并给予响应。