以太网智能家居控制器的设计

和发送。因此，设计中物理层与数据链路层的设计是通过 RTL8019AS硬件和驱动程序共同实现的。

　　②网络层实现了 ARP协议、ICMP协议和 IP协议。ARP是地址解析协议，具体处理过程是当接收到 ARP数据包，处理器就查看 IP地址是请求还是响应。如果是响应，则将响应中的网卡地址存到 ARP高速缓存表中；如果是请求，处理器将返回自己的网卡物理地址给对方。ICMP是调试响应 PING的请求，检测网路是否通顺。依照系统实际应用的要求， IP协议只需实现对数据报传送和接收，无须实现路由选择算法和差错控制，同时也不需支持 IP数据报的分片和重组。

　　③传输层实现 TCP协议。 TCP协议是面向连接的、端对端的可靠通信协议。设计中采取了 TCP连接的建立与关闭机制、超时重传机制、数据包确认机制、流量控制机制来保证它的可靠性。在超时重传机制中，如果超时重传定时器溢出后还没有收到确认，则重传该数据包，并复位重传定时器。为简单起见，程序里每次只发送一个 TCP数据包，然后等待它的确认，只有收到确认后才会继续发送下面的 TCP数据包。在本设计，程序重传的间隔时间是固定的，没有采用 TCP协议中的标准算法，当达到一定的次数后，发送方还没有收到确认，则会放弃该包的发送并关闭 TCP连接。TCP的流量控制是为了协调通信双方的收发速率不均衡而设计的。设计中考虑到系统在使用 TCP协议时，只设置了一个中等 IP包大小接收缓存，因此接收窗口恒定设为 1024。这样远端主机就会以较慢的传输速率与本端的 Web服务器进行通信，不会导致死机。

　　④应用层实现了 HTTP协议。HTTP是在 Web服务器和浏览器之间通信的协议。为了简化，设计中采用固定的 HTTP报文头封装 HTTP应答数据报文。格式如下：

char code html_header[ ] //客户端访问主页时候服务器的响应头部
= {"HTTP/1.1 200 OK\n" //响应行（ Respond Line），状态为 OK，表示文件可以读取
"Cache-control: no-cache\n" //没有高速缓存控制
"Connection: Keep-Alive\n" //HTTP/1.1的可持续链接
"Content-Length: TAG:LEN1\n" //文件长度
"Content-Type: text/html\r\n\r\n" }；//客户端 GET请求的文件格式

　　在响应 HTTP请求时，由于以太网数据包的数据部分不能超过 1500字节，因此当发送数据超过 1500字节，需要分组发送。

　　3.3 以太网智能家居控制器远程控制运行结果

　　智能家居控制器接入以太网后，用户只需在浏览器中输入控制器的 IP地址，便可登录远程控制界面。当正确输入用户名和密码后，便进入控制页面，用户可以访问并控制各子系统。

　　图 4为智能家电的控制页面，系统使用 GIF格式图片表示智能家电开关的状态。当单击控制页面中相应的开关后，智能家居 Web服务器收到 HTTP请求，执行 CGI程序，将相反状态的图片嵌入到网页相应的位置中。与此同时，单片机会在相应家电的控制端口，输出一个与之前状态相反的电平，此时继电器动作，家电运行状态改变。最后智能家居 Web服务器将新的 HTML页面回送给用户端，浏览器更新页面，并显示改变后的家电状态。

　　智能家居 Web服务器的软件系统还启用了定时机制，当用户在规定的时间内未执行任何操作，系统将退出控制页面，返回到登录页面。用户必须重新输入验证信息，并登录后才可再次进入控制页面执行操作，大大提高了整个智能家居控制系统的安全性。

4 本地智能家电开关控制

　　在本地端使用红外技术和单片机技术控制家电运行。发射端采用 NB9148作为红外遥控系统中的红外编码芯片，该芯片具有 18个控制功能，发射指令可多达 75个。当用户发出控制信号后，红外接收器 SJ1838先接收红外信号，再将该编码信号传送给单片机，单片机执行外部中断，进而控制家电运行状态。

　　家电开关的本地控制是利用单片机系统的 I/O口输出高低电平，控制与家电相连的固态继电器的状态。由于单片机的输出电压较低，不能直接驱动继电器，因此必须在单片机与继电器之间设置一个驱动电路来控制继电器的动作。

　　5结束语

　　通过运行测试，该系统操作灵活、性能稳定，具备良好的开发与应用前景。利用单片机实现嵌入式以太网访问技术，不仅为智能家居控制系统提供了一个思路，也为嵌入式系统网络化提供了一个开发平台。

　　本文作者创新点：该设计实现了家居控制管理模式从传统的 C/S结构到 B/S结构的转变，使用户通过任意浏览器监控家居运行状态成为现实。

发布者：吕勇