畢業論文-基于s3c2410的智能家居數據采集系統的設計(存儲版)

　　

【正文】 成了 ARM 公司ARM920T 處理器核的 32 位微控制器 ， 資源豐富，帶獨立的 16 KB 的指令 CACHE和 16KB 的 數據 CACHE 、 LCD 控制器 、 RAM 控制器 、 NAND 閃存控制器 、 三路 UART、 四路 DMA、 四路帶 PWM 的 Timer、 并行 I/ O 口 、 八路 10 位 ADC、TouchScreen 接口 、 I2C 接口 、 I2S 接口 、 兩個 USB 接口控制器 、 兩路 SPI ，主頻最高可達 203 MHZ[10]。 DM9161是高集成度 、 低功耗的 100Base2TX和 10Base2T 物理層收發芯片， 只需要連接很少 的 外圍元件就可以實現以太網數據的物理層收發，提供完 整的 IEEE 802. 3u 中定義的 100Base2TX 所有的物理層功能。 圖 S3C2410 與 LM057QCIT01 的連接圖 ATT7026A CS— SCLK DIN DOUT S3C2410 CS— SCLK MOSI MISO VCLK VLINE VFRAME VM VD[3..0] VD[7..4] XCK LP YD DISP D[3..0] D[7..4] S3C2410 LM057QCIT01 7 數據的存儲 S3C2410 片內有 Flash 控制器，可方便地與 Flash 接口 相接 。 S3C2410 與 ATT7026A 的 連接 圖如圖 所示。 （ 7）兼容 2 通道 SPI 協議 版； 發送和接受采用 2 字節的移位寄存器； 基于輪詢 、 DMA 或中斷模式工作。 S3C2410 的性能介紹 三星公司生產的 S3C2410 芯片是國內流行比較廣的基于 ARM920T 核的16/32 位 RISC 嵌入式處理器，將流水線從 ARM7TDMI 的 3 級增加到 5 級，使用分開的指令與數據存儲器的 Harvard 體系結構，片內提供 8 路 10 位 ADC 和觸摸屏控制接口，廣泛應用于各類控制領域 [4]。由此前端設備可采用嵌入的設計方法，其 系統模型 如圖 所示。必須滿足的基本要求如下： 3 （ 1）能對業主家各類傳感設備兼容，即能實現多路模擬和數字信號的采集。 由于 Inter的發展和普及，采用 TCP/ IP協議簡單 、 方便 、 成本低，開放性好，標準化程度高 [2]。文中具體闡述了系統中的數據采集 、 數據顯示 、 數據存儲 、 數據傳輸和軟件的設計，并給出了系統的仿真圖形 。 2．學生的答辯成績取諸答辯委員會的平均成績。 研究方法： 1．查找許多相關資料，對資料進行分析、整理和總結，從而在此基礎上形成自己的觀點，選定題目。智能家居正在日漸興起，家居智能化成為一種趨勢。 2020年，網絡化家居的建設帶來了高達 4500 億美元的市場價值，這其中有 3700 億美元是智能家電硬件產品的價值，剩余的部分則是軟件和技術支持服務的費用。 3．國內外研究動態 國內智能家居起步較 晚， 20 世紀 90 年代后期，我國的智能小區日益興起。智能家居控制器可以為系統提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒庸澕s不必要的能耗。 S3C2410 是基于 ARM920T 內核的 RISC 微處理器，主頻可達到很高，適用于信息家電、手持設備、移動終端等領域。若同類圖表數量過多，也可作為附錄列于論文后面。 3． 了解 智能家居系統的組成 ，了解 S3C2410 的性能及應用，完成 智能家居數據采集系統的設 計， 真正實現本專業的培養目標。對上述四個部分分別進行模塊的設計，然后設計出基于 S3C2410 的智能家居數據采集系統的總體設計圖或程序。 6．畢業論文一律按學校要求統一 用 A4 紙打印。而 數據采集，是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采集信息的過程。 在計算機廣泛應用的今天，數據采集在多個領域有著十分重要的應用。隨著信息化走進了千家萬戶，由國家經貿委牽頭成立了家庭信息網絡技術委員會，而信息網絡技術體系研究及產品開發已經被列為了國家技術創新的重點專項計劃。智能家居系統研發方面，美國及一些歐洲國家一直處于領先地位。 而本文 主要以 S3C2410 處理器為核心搭建硬件平臺 ,利用 TCP/ IP 協議實現數據傳輸以及數據共享 ,采用嵌入式操作系統 Linux ,縮短開發周期，從而實現系統可以很方便地對家居環境狀態進行智能化管理和有效監控，使居住更加方便、安全、舒適 ，很適合智能家居的應用與推廣 。 9 完成期限： 任務書 2020 年 12 月 16 日 開題答辯 2020 年 2 月 18 日 2 月 19 日 交初稿 2020 年 3 月 19 日 交第二稿 2020 年 4 月 19 日 交第三稿 2020 年 5 月 19 日 交定稿 2020 年 5 月 25 日 論文答辯 2020 年 5 月 27 日 6 月 2 日 主要措施： 閱讀大量的相關材料，綜合參考資料，提出自己的觀點。 ② 等級標準：優 ≥90；良 ≥80；中 ≥70；及格 ≥60；不及格＜ 60； 17 答 辯 會 紀 要 時間 地點 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職 稱 所 學 專 業 所 從 事 專 業 答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄： 會議主持人： 記 錄 人： 年 月 日 18 學 生 畢 業 論 文 課題名稱 基于 S3C2410 的智能家居數據采集系統的設計 姓 名 學 號 院 系 通信與電子工程學院 專 業 通信工程 指導教師 田旺蘭 講師 2020 年 05 月 25 日 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ？？屆 學生 畢業論文材料 （四） I 湖南城市學院本科畢業論文誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業論文，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議，除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。它以住宅為平臺，兼備建筑設備 、網絡通信 、 信息家電和設備自動化，集系統 、 結構 、 服務 、 管理為一體的高效 、舒適 、 安全 、 便利 、 環保的居住環境。采集和傳輸各種設備的運行信息是保證智能家居系統正常運行的關鍵。當通信網絡一旦出現故障，各節點能依據歷史數據和當前采集的信息，實現報警功能。所以，一個節點由數據采集 、 傳輸 、 控制三個功能單元組成。 （ 2）支持 大 /小 端方式； 尋址空間為每 bank 128MB， 總計 1GB。 5 圖 S3C2410 的功能框圖 2 智能家居數據采集系統的 硬件 設計 數據的采集 S3C2410 具有兩個 SPI 模塊，每個 SPI 接口模塊分別具有 兩個 8 位移位寄存器用來負責接收和發送數據。也可以支持每像素 8位 (256 級顏色 )的彩色 LCD 屏。因此 本系統采用的是 K9F1208，它是一款 64M x 8 Bits NAND Flash 存儲器， 是一種可在系統進行電擦寫， 且 掉電后信息不丟失的存儲器 [7]。其目的是提供一個簡單的 、 易于實現的 MAC 子層和物理層的接口。硬件平臺如圖 所示。 其采集 程序結構框 圖如圖 所示。攝像頭數據通過 USB 接口與處理器通信 ， 主要用于業主外出 (特別是在外出度假 ) 時， 只要 開啟攝像設備，可以對客廳或其他重要地方進行監控。 本系統的數據采集程序完成 8 路數據的采集功能 ， 其程序流程圖如圖 所示。 } for(。=(~0x20)； rGPHDAT |=0x20； （ 2） ad_convert（） 完成 A/D 轉換 void ad_convert(void) { rGPHDATamp。 } 假設接口驅動程序為 ， 該驅動程序功能的實現主要由以下幾個主要子函數完成。程序的主要部分是驅動程序的使用，驅動程序采用靜態編譯模式，驅動編譯到內核中，用戶使用時只需要把 ATT7026A 作為 Linux的標準就可以了。 12 數據 采集部分 的 程序 設計 S3C2410 與 ATT7026A 接口的驅動程序屬于字符設備的驅動 ， 字符設備驅動程序不需要緩沖且不以規定大小進行操作，它 直接從用戶進程傳輸數據，或傳輸數據到用戶進程；對字符設備的訪問可 通過文件系統內的設備名稱 進行 。 S3C2410 具有兩個 SPI 口模塊， S3C2410 通過其 SPI 接口可以同時對外圍器件發送和接收 8 位的數據， ATT7026A 內部集成了一個 SPI 串行通訊接口 ， 從而它們之間可實現通信。最重要的一點是， Linux 自誕生之日起就與網絡密不可分， Linux 系統內傳感器 攝像機 LCD 鍵盤 RS232/UART USB 接口 JTAG S3C2410CPU DM9161 以太網控制器 PC FLASH SDRAM PC 10 核集成了大量的網絡應用程序，支持全部的標準因特網協議和幾乎所有的聯網技術，這使 Linux 很適合基于網絡的應用開發，用戶編寫的程序代碼可以直接建立在這些網絡應用程序的基礎之上，從而大大縮短開發周期。因此 本系統 采用 SAMSUNG 公司的處理器 S3C2410， 它具有靈活和強大的功能，在嵌入式系統中得到了廣泛的應用。信號的發送和接收應通過網絡隔離變壓器和網絡水晶接頭 RJ45接口接入以太網 。 LM057QC1T01 要求其電源電壓 VDD 為 5V， 而液晶顯示所需的偏轉電壓 (27 V)可由外電路接入到 VEE(第 7 管腳 )，在該顯示系統的硬件電路中， S3C2410 與 LM057QC1T01 的接口電路 如圖 所示 。 S3C2410 與 ATT7026A 之間進行 SPI 通訊時， S3C2410 的 CS—由高電平變為低電平時表示 ATT7026A 的 SPI 操作開始， CS—由低電平變為高電平時表示 SPI操作結束，因 此每次開始操作 SPI時 S3C2410 的 CS—信號必須出現下降沿↓，結束操作 SPI 時 S3C2410 的 CS— 信號必須出現上升沿↑；DIN 為 ATT7026A 的 串行數據輸入腳，用于把 S3C2410 從 MOSI 發出的數據 /命令 /地址等傳輸到 ATT7026A； DOUT 為 ATT7026A 的數據串行輸出腳，用于把從 ATT7026A 寄存器 輸出的 數據傳輸到 S3C2410 的 MISO； S3C2410 的串行時鐘SCLK 發出時鐘信號，控制 ATT7026A 數據移出或移入串行口， SCLK 出現 下降沿↓時將 DIN 上的數據采集到 ATT7026A 中， SCLK 出現 上升沿↑時將 S3C2410 (ARM920T 內核 ) GPIO 總線接口 以太網接口 電源 LED 32M 2SDRAM 64MNAND Flash IM AMD Flash 主從 USB接口 主開關 Reset 控制 液晶屏接口 ADC 接口 MultiICE 接口 SD 卡接口 UART 通道 鍵盤控制 MIC 接口 I2S 接口 SPK 接口 狀態 LED 6 ATT7026A 的數據放置于 DOUT 上 ， 輸出到 S3C2410 的 MISO，從而實現通信，完成系統的數據采集任務。 （ 6）有 24 個外部中斷口；多路復用的 I/O 口。 （ 3）管理中心發布系統協調控制的命令或處理的結果在業主家顯示。 圖 數據采集系統的組成圖 系統 模型 考慮到各業主間的完全獨立的特殊性，智能家居數據采集系統主要由四個 部分 組成，即數據采集，數據顯示，數據 存儲以及數據傳輸（網絡控制）。 各個業主將自己的基本信息 (主要包括電度表 、 水度表 、 氣壓表等的讀數 ) 、 室內情況 (主要包括溫度 、 含天燃氣濃度等 )通過信息采集 、 處理與分析，完成單個業主的控制，并傳輸到物業管理中心，提供給物業管理人員使用以及供廣大業主參考。以 S3C2410處理器為核心搭建硬件平臺，利用 TCP/ IP協議實現數據傳輸以及數據共享