S3C44B0X和μC/OS-Ⅱ应用于嵌入式智能家居设计

随着社会经济的飞速发展及计算机控制技术等科技的进步，人们对自身的生活和工作环境有了更高的要求，由此对家居智能化控制系统的要求也越来越紧迫。设计家居智能化控制系统，对促进住宅现代化建设具有重要意义。

家居智能化控制系统就是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将与家居生活相关的各种子系统有机结合，从而进行统筹管理，使家居生活更加舒适、安全、有效。

　　近年来，嵌入式系统设备全面渗透到人们日常生活的各个领域，本文针对智能家居嵌入式系统的软硬件设计需求，以S3C44B0X为处理器进行智能家居系统的硬件设计，以实现μC／OS-Ⅱ在S3C44B0X上的移植。

1 软硬件选择

　　目前主要的嵌入式处理器类型有386EX，SC-400，Power PC，MIPS，ARM／Strong，ARM系列等，其中ARM以其小体积、低功耗、低成本、高性能成为嵌入式处理器首选。S3C44B0X是Samsung公司推出的16／32位RISC处理器，基于ARM7TDMI内核，提供3级流水线结构。它一方面具有ARM处理器低功耗、高性能的特点，同时又具有非常丰富的片上资源。其特点如下：

(1)内置锁相环(PLL)，系统主频最高达66 MHz；

(2)8路10位ADC，I2C，I2S总线控制器，6个PWM定时器；

(3)4种工作模式，正常、慢速、闲置和停止，可以根据需要切换系统工作方式，使系统功耗降低到最低限度；

(4)内置彩色LCD控制器(最大支持256色的DSTN)，71个通用可编程I／O口和实时时钟(RTC)。

　　由此可以看出，S3C44BOX具有高性能、低功耗、接口资源丰富的特点。这些特点可以较好地满足家居智能控制系统的设计需要。作为家居智能控制系统，除了具有局域网接口、PSTN接口、RS 485接口、蓝牙接口外，还应提供音频视频接口、HUB接口、报警传感器接口等。这些接口可以实现音频视频自动切换、多台PC同时上网、与各PC机结合完成家庭设备管理等功能。

　　μC／OS-Ⅱ是一种源码公开的实时嵌入式操作系统。它完全是占先式的实时内核，是基于优先级的，即总是让就绪态中优先级最高的任务先运行，因此实时性比非占先式的内核要好。它包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务问通信同步(信号量、邮箱、消息队列)和内存管理等功能；它的绝大部分代码用C语言编写，可移植性强。目前，μC／OS-Ⅱ绝大多数可以在8位、16位、32位以至64位微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)上运行。

2 智能家居硬件设计

在选定了处理器之后，外围电路就可按要求进行设计。其硬件框图如图1所示，主要包括：

2.1 存储器系统

其中静态存储器由FLASH组成，用于存储智能家居中的嵌入式操作系统、HTTP服务器、家庭网络服务器以及支持各种服务所需的文件系统。动态存储器采用SDRAM，以提高系统的允许速度和采用操作系统来保证系统的稳定性，整个智能家居系统软件平台存储在FLASH中，在系统启动时，将从FLASH中运行Boot-loader，解压缩操作系统，并将其搬移到SDRAM中，完成搬移之后，所有程序从SDRAM中运行。其中，FLASH选用SST公司生产的SST39VF160芯片。39VF160采用CMOS工艺设计，支持1 M的地址空间，20条地址总线，16条数据总线。SDRAM选用Hynix公司生产的HY57V641620芯片。HY57V641620存储容量为4组×16 M(8 MB)，由于采用行／列地址锁存机制，由行列地址共同构成20条地址线，完成1 M的寻址范围。

2.2 输入／输出系统

包含LCD液晶显示、键盘以及微型打印机等，可以基本满足测试数据等显示以及人机交互的需要。

2.3 外部通讯接口

包括RS 232串口、以太网接口。RS 232接口用于系统同PC机之间的通讯，可以把测试系统保存的数据导出来，本系统采用国际通用的RS 232C作为串行接口；以太网接口则可以把整个测试系统连接到互联网上，从而实现该测试系统的远程监控。

2.4 蓝牙通信模块

在家居控制器上使用蓝牙技术主要是为了给家居控制器的各个功能模块提供无线传输的方式。在家居中央控制器上可以采用蓝牙模块加开放蓝牙协议的方式开发蓝牙功能，综合考虑成本、结构等因素，信息家电可以采用蓝牙模块加单片机的方式实现蓝牙功能。将整个蓝牙核心协议栈移植到单片机中显然不合实际，可以采用这样的开发方案：在蓝牙HCI层的基础上，根据信息家电信息传输的实际需求，建立相关协议，利用单片机直接和蓝牙硬件模块交换HCI指令，实现信息交互。单片机采集信息家电的相关信息通过蓝牙模块发送出去，蓝牙模块也可以将接收到的命令用HCI指令传递给单片机执行。

　2.5 温度、湿度检测和实时时钟实现模块

主要实现对室内环境的监控，便于控制系统采取适当的方式控制室内环境。其中温度采用温度传感