原创 基于GPRS的无线智能家居方案

2010-8-3 16:37 2760 6 6 分类: 通信
如下图所示,智能家居控制器为系统的核心。可采用ARM嵌入式系统设计,自动运行、处理数据,通过RS485 总线管理和控制各控制终端。并且控制器通过 GPRS模块,实现家庭系统与外部网络的通讯,使用户可以通过短信和互联网等方式实现家庭系统的远程控制,同时,控制器还通过键盘和显示屏为用户提供人机界面,方便用户实现本地控制。控制终端为单片机组成若干小的控制系统控制各家用设备,并通过控制总线将这些小的控制系统组成网络,连接到智能家居控制器,受智能家居控制器控制。




智能家居控制器的具体功能包括:


家用设备的数据采集:采集家用设备包括室内温度,灯具家电,防盗门等设备的状态数据,经控制器处理后反馈给用户。 


本地控制:用户通过控制器上的键盘和显示屏,对家用设备进行监控。


远程控制:远程用户可以通过发送手机短信或通过互联网对家庭系统进行控制和查询。


自动报警:当控制器检测到非法闯入或温度超高等报警信号时,及时触发室内报警装置,并通过发送报警短信等方式及时通知用户。


防盗门密码设置:用户可以通过本地或远程方式修改防盗门的密码,在门外输入正确密码后才可打开门。


红外家电控制:接收用户命令,通过红外发射电路控制电视、空调等红外可控的家电设备。


其它灯具等开关量控制:接收用户命令控制灯具等开关量设备。


 基于ARM及GPRS智能家居控制器的软硬件实现


    GPRS通信模块安装在智能家居控制器中,主要功能为通过GPRS网络连接到Internet网络,并主动与监控中心建立通信链路,进行双向数据通信。


GPRS通信模块设计可采用Freescale公司生产的内嵌TCP/IP协议的G24 GPRS OEM。也可采用ZXGM18G PRS无线调制解调收发模块,ZXGM18是中兴通讯推出的GPRS无线双频调制解调器,主要为语音传输、短消息发送和数据业务提供无线接口。ZXGM 18集成了完整的射频电路和GPRS的基带处理器,特别适合于开发一些GPRS的无线应用产品,如监控、调度、车载和遥控等系统,也可以直接作为终端产品进行语音和数据的传输,使用范围十分广泛。


G24 GPRS OEM通信终端收发模块主要由G24模块、天线、SIM卡、相关的电平转换电路和RS232串口组成。模块的供电电压为5V,可采用USB端口供电。GPRS通信模块通过RS232串行口与智能家居控制器ARM进行通信。


G24收发模块采用AT指令操作,通过RS232串行口进行数据通信。GPRS 网络通信原理为:首先通过SGSN节点使通信终端模块附在GPRS网络上;然后通过GGSN节点由PPP(Point to Point Protocol)协议获得一个随机分配的IP地址,连接到Internet上;最后通信终端模块通过Internet,按照监控中心设定的端口号与监控中心建立通信链路。软件流程如图2所示。




    (1)测试G24通信是否正常。首先选择串行口并设置波特率,G24波特率的范围为600到460800bit/s,支持自动波特率侦听,能够自动与监控中心通讯模块的波特率保持一致。发送“AT”,如果模块返回“OK ”,则通信正常,否则重发。


    (2)接入Internet。首先测试当地是否有GPRS覆盖,向模块发送 “AT+CGPRS?”,如果返回“+CGPRS:1”,则有GPRS覆盖,否则隔5秒钟后再次检测。然后发送“AT+ CGATT=1”使模块附在GPRS网络上。最后发送“AT+MIPCALL=1,cmnet”通过PPP协议建立与GGSN的无线连接,获得一个动态的IP地址,接入Internet。


    (3) 连接监控中心。向模块发送“AT+MIPOPEN= ,,<"Destination Address">,, ”建立与监控中心通信连接。如果返回“+MIPOPEN: Socket ID,1”,则说明与监控中心建立了通信连接,如果返回“+MIPSTAT: 1,1”,则说明有物理链接中断,须重新进行连接。其中对AT+MIPOPEN指令的参数作以下说明:


    路Socket ID:G24通信连接的ID号,G24有4个可用Socket,每个Socket有1372Byte缓冲区。


    路Source Port:G24的数据传输端口号,其值为0~65535。建议采用1024 以上的端口号。


    路Destination Address:目标端的IP地址,也就是监控中心监控服务器的IP地址。


    路Destination Port:目标端的数据传输端口号,即监控中心监控服务器设定的传输端口号。


    路Protocol:传输通信协议,0表示TCP方式,1表示UDP方式。


    (4)数据收发。与监控中心建立通信连接后,就可以进行数据收发了。发送数据用“AT+MIPSEND=1, ’Data’; +MIPPUSH=1”。“Data”表示要发送的数据,本设计采用了G24 默认的ASCII码编码,须用十六进制的ASCII码形式表示。一旦有数据到达,G24模块就会通过RS232串行口返回“+MIPRTCP: ,,”。其中Left是一个十进制的数字,表示还有多少个字符在协议栈中尚未接收,如果数据全部接收,则Left为0;接收到的数据“Data”是十六进制的ASCII码形LOSE=Socket ID”,模块返回“OK”,表示断开成功。


结语


    本文提出了基于GPRS无线家庭智能控制系统的总体解决方案。该方案主要是采用 GPRS无线通信技术实现远程终端对家庭系统的远程控制;采用RS485 总线技术实现家庭系统的组网;采用嵌入式系统方案搭建智能家居控制器的开发平台,并通过该平台实现对家用设备的智能管理和控制。最后本文提供系统核心GPRS芯片软硬件实现方法,为后续及相关工作提供技术基础。

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