一种嵌入式无线智能家居网关系统的设计方案

图4 网关系统的软件架构

程序设计思路如图5所示：网关程序启动，完成参数初始化，解析XML文件夹下的所有传感器配置文件，创建3个类的实例。4个任务队列。Serialcomm类创建两条线程用读串口和写串口，这样可以保证数据的实时性。基于同样的道理，XMLParser类和XMLComm类也是双线程并行工作。这样就组成了从WSN和Internet的上行通道（图5中的虚线表示），以及Internet到WSN的下行通道（图5中的粗线表示）。

图5 网关应用设计思路图

4.4 人机接口模块的设计

人机接口使用的是项目中使用的触摸屏是240×320 TFT彩屏LCD。该模块主要设计以下4个菜单供用户操作：文件菜单，查询菜单，报警菜单和管理菜单。这部分的设计使用Qt设计。Qt是一个跨平台的C++图形用户界面库，由挪威TrollTech公司开发，目前包括Qt／X11、基于Framebuffer的Qt／Embedded、快速开发工具Qt Designer以及国际化工具Qt Linguist等。Qt的良好封装机制使其模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户来说非常的方便。Qt API和开发工具对所有支持平台都是一致的，从而可以进行独立于平台的程序开发和配置。它使得跨平台软件编程直观、简易和方便。

本文所有的可视化界面都是通过Qt自带的工具Qt designer设计，它是一个可视化的界面设计工具，对于其每个组件内部的关系通过编写代码来实现。

网关登陆界面主要用于用户登陆信息的输入，包括用户名和密码。用户正确输入用户名和密码之后，就可以进入网关的主界面，如图6所示，可以看到，这里有4个菜单，当点击每一个菜单分别进入相应的功能界面，例如点击文件菜单，可进入配置文件的编辑界面。在此界面上可以修改网关系统的配置文件。这个界面具有一般文件界面的所有功能。这几个界面都比较简单，比较容易实现。在此重点介绍监控界面的设计。

图6 网关主界面

监控界面是该系统用户界面的主要部分。它主要是查看目前家里的环境信息。和这相关的文件有query.ui，ui_query.h，query.h，query.cpp等，其中query.ui是Qt Designer设计的主界面函数，如图7所示。Ui_query.h是moc编译器产生的函数。本文中需要的函数一般都在query.h，query.cpp中得到体现和实现，主要包括信息的查询，这里既可以查看一段时间内家庭内的环境信息，也可以输入查询日期，查询某天的数据信息。根据需求，设计的主要实现函数为：


图7 网关的查询界面

　　这些槽函数是根据按钮要实现的具体功能而设计的。具体实现在query.cpp中。

通过这部分的设计，实现了网关的人机界面部分。可以对通过此网关系统对家庭信息进行查询。

4.5 报警功能

该网关的报警功能主要是网关主控制器通过操作串口来操作GSM模块，使用AT指令来完成。在该网关中，报警功能实现当家庭网络中的信息超过某一阈值时，发送报警信息。

　　5 结语

本文立足于WSN和Internet，GSM异构互联研究，针对WSN与Internet，GSM互联的网络接入要求，完成了基于ARM9的家庭网关系统的研究与设计。从硬件平台上来说，提供了丰富的接口以便不同网络的接入，从软件平台来说，实现了用户对家庭网关的访问，通过用户可操作的人机界面来对家庭内的环境信息进行查询。当家庭内某一项环境信息超标时，通过使用AT指令控制GSM模块来向用户发送报警短信。