数字家庭遥控器的研究与开发

应的功能。比如我们通过一个CF以太网卡为遥控器扩展了以太网通信的功能。

红外通信模块选用了安捷伦公司的HSDL-3020红外收发器和TFMS5380红外接收芯片。HSDL-3020具有2个红外发射LED：波长为875nm的红外LED用于IrDA快速数据传输，波长为940nm的LED用于家电红外遥控。其中家电遥控的最远距离为14米；IrDA数据传输的最远距离为50厘米，速率介于9.6kbps和4Mbps（FIR）之间。TFMS5380芯片直接接收波长940nm，载波频率为38kHz的红外信号，并对红外信号解调、放大、滤波、整形。通过软件支持，数字家庭遥控器红外模块具有普通家用电器的万能红外遥控、E-Home系统的红外控制、IrDA红外通信三个功能。

ZigBee（IEEE802.15.4）技术是最近发展起来的一种短距离无线通信技术，被业界认为是最有可能应用在家庭自动化控制的无线方式，市场上已经出现了很多基于ZigBee的家庭控制系统。ZigBee使用2.4GHz波段，采用跳频技术和扩频技术。遥控器设计中选用了飞思卡尔的MC13192芯片作为ZigBee收发器。MC13192采用标准的4线SPI及7根GPIO与PXA255通信。

3.2 遥控器软件平台

数字家庭遥控器的软件平台自底向上分别是Redboot、Linux、MiniGUI和应用程序。其软件平台结构如图3所示。

图3 数字家庭遥控器软件结构框图

3.2.1 Redboot

Redboot是一个专门为嵌入式系统定制的开发工具，是嵌入式操作系统eCos的一个最小版本。Redboot集Bootloader、调试、Flash烧写于一体，支持串口、网络下载、执行嵌入式应用程序等功能。把编译好的Redboot映像烧写到物理地址为0x00的NOR Flash上，这样Redboot就是系统上电后第一个运行的程序。然后利用Redboot来引导Linux操作系统。

Redboot建立在eCos的硬件抽象层（HAL）和设备驱动程序的基础上。硬件抽象层对处理器结构和系统硬件平台进行抽象，当需要将Redboot移植到一个新的平台只需对底层的硬件抽象层（HAL）进行修改。移植Redboot到遥控器的步骤如图4所示。

3.2.2 ARM-Linux

数字家庭遥控器要为用户提供智能家庭控制、影音娱乐等功能。要实现这些功能，多任务、网络协议、文件系统、出色的GUI都是不可缺少的。选用操作系统可以简化系统的开发难度，并使开发具有更好的可扩展性和可移植性。数字家庭遥控器选用了Linux作为操作系统，ARM-Linux是打了ARM补丁的Linux操作系统。在设备驱动的支持下，Linux管理了系统硬件并向上层提供了一个统一的，硬件不可见的应用程序接口。

选用2.4.19版本的标准Linux内核并打上了针对PXA255处理器的补丁diff-2.4.19-rmk7-pxa2.gz。将Linux移植到遥控器平台上的流程如图5所示。移植的一个重要工作是为液晶屏、音频模块、CF卡插槽、Zigbee模块、红外模块等外设编写驱动。移植的最后要为Linux启动建立初始化RAM盘映像（initrd），initrd里包含了必要的设备文件、链接库、启动脚本、busybox工具等。

图4 Redboot移植流程图

图5 Linux板级移植流程图

3.2.3 MiniGUI

遥控器采用MiniGUI作为图形用户界面系统。MiniGUI是我国国内自主开发、比较成熟的一个图形用户界面系统，面向基于Linux 的嵌入式系统，采用微客户端/ 服务器模式来提供对多进程的支持，集成了多字体和多字符集。MiniGUI采用分层设计的层次结构，修改最底层的GAL（图形抽象层）和IAL（输入抽象层）将MiniGUI移植到遥控器平台上。

基于MiniGUI编写了服务器程序mginit和遥控器的主界面程序。按下主界面上的按键就可以调用相应的应用程序，如E-Home系统控制、视频播放等。

3.2.4 应用程序

为遥控器编写应用程序实现丰富的数字家庭功能。数字家庭遥控器具有以下功能：

1. 家庭控制网络系统控制功能

为遥控器编写了基于MiniGUI的E-Home家庭网络控制程序，实现了遥控器对E-Home系统的即插即用控制[3] [4]。当E-Home网络上新添加设备或者删除设备时，遥控器能够自动更新配置文件并得到新设备的控制方法，用户可以通过图形液晶显示方便的查询和控制新设备。对于普通的电视、空调等非智能设备，数字家庭遥控器可以学习并保存他们的遥控码，并利用HSDL-3020红外收发器提供的940nm红外发射端口对这些普通家电进行控制。此外遥控器还具有联入并控制ZigBee网络的能力。

2. 媒体娱乐功能

编写了推箱子、扫雷等几个基于MiniGUI的图形游戏，证明了遥控器可以实现美观的图形界面。另外移植了开源的视频播放软件mplayer到遥控器上，实现了音视频播放功能。通过实验数字家庭遥控器可以很流畅的解码并播放20帧/秒、240x320像素、MPGE4编码的