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智能家居控制板开发控制器通信模块设计和输入输出模块设计

分类:行业资讯 发布时间:2024-05-14 44次浏览

一、智能家居控制器通信模块设计智能家居控制器负责家居内部局域网通信进行控制,此外...

一、智能家居控制器通信模块设计
智能家居控制器负责家居内部局域网通信进行控制,此外外部网络又通过它来对家居内部设备进行访问和控制。因此,智能家居控制器要有必要的通信接口模块。本方案设计的智能家居控制器的通信模块包括:以太网接口模块,负责对外部网络进行访问;蓝牙通信模块,为家居内部局域网的通信接口;串行通信模块,用于对外接设备的扩展和测试调试时使用。
3.1 Ethernet接口模块
以太网(Ethernet)是指由Xerox公司提出的基带局域网规范,之后在Xerox、DEC和Intel公司共同开发下得到发展,该通信协议标准在当下已有局域网应用中最为通用。目前,该标准技术非常成熟,并且市场上有丰富的产品以及开发工具。本系统采用的Ethernet接口芯片为DM9000AEP,该芯片具有一个10/100M自适应收发器以及4K双字SRAM。该芯片是高度集成的高速以太网MAC控制器,具有功耗低,速度快,兼容5.0V和3.3V输入输出电压等特性。
3.2 USB Host模块
USB(Universal Serial BUS)是用来规范计算机与外设的连接和通信的一种总线标准,USB设备支持热插拔及即插即用的功能。本文设计的智能家居控制器有利于外部设备的扩展及通信。其中,智能家居控制的蓝牙模块与主机之间的通信就是通过USB接口实现。USB通信中的设备分为USB Host(主设备)以及USB Slave(从设备)两种。S3C6410支持2个端口的USB主机设备,并且集成了USB控制器的所有部件,外围电路设计比较简单容易实现。
3.3蓝牙通信模块
由于蓝牙4.0协议于2010年才被正式采纳,所以目前市场上支持低功耗蓝牙4.0协议的芯片不是很多,主要有Nordic推出的新一代低功耗蓝牙芯片nRF8001和TI公司的低功耗蓝牙芯片CC2540。作为第一款完整型低功耗蓝牙芯片,CC2540是目前较高集成度的ANT无线网络处理器,专为消费类电子、移动附件及运动医疗等应用提供的超低功耗的短距离无线通信方案。采用CC2540蓝牙的片上系统,一般仅一颗纽扣电池就可以连续工作几个月甚至超过一年。因此,出于可靠性和实用性角度出发,本系统采用CC2540作为低功耗蓝牙解决方案。CC2540的集成增强型的C8051单片机内核以及RF前端于单芯片上,拥有较高的运算速度。具有两个通用的异步/同步串行通讯接口USART;片内具有硬件乘法器,增强了数据处理和运算能力。CC2540的通信电流消耗为19.6mA~24mA,并且同其它频率2.4GHz通信器件有着良好的兼容性和互操作性,符合最新的蓝牙协议规范4.0版低功耗模式。
3.4串行通信模块

串口通信是计算机设备上一种常用的通信方式。智能家居控制器上配备串口通信模块可以方便串口设备的扩展,同时能够方便系统的开发及调试。目前比较常用的异步串行通信接口主要有RS-232接口、RS-449接口以及RS485接口。S3C6410支持5位、6位、7位或者8位的串行数据的收发。本方案采用的是基于RS-232的RS-232-C接口标准,该标准配备25条信号线,其中包括一条主通道以及一条辅助通道,工作电压在正负3~15V之间,因此无需外加供电设备,符合本系统的要求。


四、智能家居控制器输入输出模块设计
目前在嵌入式智能终端上应用最为广泛的人机交互设备有LCD显示器,触摸输入屏等。本方案采用以上两种设备作为输入输出设备,搭配Android操作系统,可以使智能家居控制器使用起来简单方便,同时具有较好的用户体验。
4.1 LCD显示模块
S3C6410内部集成LCD控制器,支持典型的屏幕尺寸有:800×480,640×480,320×240。本文设计的智能家居控制器考虑到在不影响使用的情况下要尽量降低成本,采用NEC的4.3寸屏的TFT LCD显示器,同时带有触摸屏。这款显示屏具有比较高的性价比,并且支持真彩显示,色彩可调。这符合S3C6410的要求。
4.2触摸屏模块

比较常见的触摸屏有电阻式、电容式、红外式以及表面声波触摸屏四种。其中电阻式触摸屏稳定性能较好,反应灵敏度也能够满足要求,同时价格便宜,所以本文采用四线电阻式触摸屏作为输入设备的解决方案。触摸屏屏幕由纵向电阻线和横向电阻线两部分组成。S3C6410通过触摸屏的X+,X-,Y+,Y-四个引脚来控制四个MOS管的通或断,这样就可以分时读取触摸屏的X坐标及Y坐标,从而确定输入的位置。在系统开始使用前,都要通过五点矫正的方式对触摸屏进行位置矫正。


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