摘要 体系以PIC32单片机作为中心操控器，植入TCP/IP通讯协议和文件体系，经过WiFi模块和无线网络可实时拜访存储在SD卡设备文件中的体系参数和传感数据，并能进行参数的装备和数据的办理，从而完结智能家居体系的长途监控、办理和操控。体系可经过个人电脑或手机进行拜访，具有较好的人机交互功用，便利易用，功用可扩展性强，且规划运转本钱低。
要害词 PIC32;智能家居;WiFi;信息办理;数据库
跟着人们对智能居室体系要求的不断进步，智能化体系正向着传感节点多、数据量大、操控愈加杂乱的方向开展。针对具有杂乱节点网络的体系来说，体系参数的装备和数据的办理显得尤为重要。一般情况下，体系会合作专用服务器及数据库完结长途操控和数据的办理。但关于小型的家居体系而言，整个体系的运转需运用专用的服务器来支撑，这一般是没必要的，由此不只添加了体系的规划本钱，还会使体系的运转本钱大幅添加，形成资源的糟蹋。本文旨在经过架构依据PIC32微操控单元(Micro Control Unit，MCU)的嵌入式服务器来完结愈加简练有用的居室智能化体系。体系操控中心兼做数据服务处理器，大幅降低了体系的规划和运转本钱，适合于中小型智能体系中的参数和数据的办理。别的，体系还可合作云端服务器进行运用，完结数据的同步等使命，更具有实践的规划价值。
1 体系组成与原理
体系中心微处理器选用Microchip公司的PIC32MX695F512L32位单片机，其内部资源丰富，具有图形接口、USB操控器、CAN模块、以太网接口、ADC模块等，最高作业主频可达80 MHz，适用于智能化体系中，不只便利各种传感数据的收集，人机交互功用的完结，也具有必定的数据处理才干。WiFi模块选用的是该公司的 MRF24WGOMA，该模块可经过SPI接口与PIC32 MCU进行通讯，经过该模块使体系接入无线网络，以抵达经过网络对体系进行拜访的意图。可视化动态Web交互界面首要选用 HTML，JavaScript，AjaX，jQHery和CSS网络前端规划言语来完结，并将相应Web服务端文件存储在SD卡中，中心处理器解析到网络页面或文件恳求后，在SD卡中进行相应文件的查找，若文件存在，则对SD卡相应文件进行读取，并将文件数据回来，以呈现在客户端。若需求对体系进行装备或操控，则处理器经过解析相应的恳求和参数，将相应的信息写入文件，或直接转化为对设备的操控信号。体系中数据的来历首要经过传感器模块进行收集，而操控器指的是居室体系中的各种受控设备的操控驱动电路。传感器和操控器依据不同的体系会做出不同的调整，本文仅挑选单个节点用作测验。体系组成如图1所示。
2 硬件渠道规划
2.1 WiFi模块
MRF24WGOMA是契合IEEE 802.11的低功耗2.4 GHz外表贴装模块，含有一切相关的RF元件——晶振、带集成MAC的旁路和无源偏置电路、基带、RF和功率放大器，以及支撑AES和TKIP(WEP、 WPA和WPA2安全性)的内置硬件。支撑802.11 b/g无线通讯，最高传输速率可达54 Mbit·s-1。
模块选用从动SPI接口与微操控器衔接，合作中止，休眠，复位操控接口，完结各项功用操控和数据传输，SPI接口的同步时钟频率最高可达25MHz，传输速率可达25 Mbit·s -1。典型的衔接方法如图2所示。PIC32微操控器做主设备，MRF24WG0MA模块作为SPI从设备。因而SPI的同步频率有PIC32MCU操控发生。
为中止信号引脚，在WiFi模块接纳到数据后，担任向主操控器宣布中止处理信号以接纳数据。HIBERNATE为蛰伏操控引脚，主操控器可经过该引脚操控其作业形式，使其抵达最佳节能作用。
MRF24WG0MA模块需求与Mierochip的TCP/IP软件协议栈合作运用。该软件协议栈集成有驱动程序，其完结的API在模块中用于指令和操控，以及办理和数据包通讯。
2.2 SD卡模块
SD数据存贮卡可分为SD和SPI两种作业形式，SD形式是规范的默许形式，该形式下运用SD总线进行数据传输，位宽一般为4 bit，读写最高时钟可达50 MHz，读取速度能抵达20 MByte·s-1以上，可充分发挥SD卡的功用。而SPI形式则是SD卡可选的第二种形式，该形式下运用SPI总线进行数据传输，位宽为1 bit，时钟最高只能到25 MHz，读取速度一般低于3 MByte·s-1，但该形式对硬件要求较低，可将规划花费减到最小。鉴于本次规划对SD卡的读写速率要求不高，并需求能较好地与WiFi模块通讯带宽和数据的处理速度进行合作，选用SPI形式根本可满意规划要求，体系选用Miero SD Card作为数据存储器，器材引脚界说及典型SPI形式运用电路如图3所示。
3 体系软件规划
3.1 体系软件架构
体系软件部分，是在Microehip公司供给的TCP/IP协议栈和运用层Http协议根底上进行运用程序的规划与开发的。整个体系架构框图如图4所示，其间用户运用层的规划是本次规划的中心作业。
3.2 嵌入式服务器的规划
该渠道下嵌入式服务器，首要是依据PC端浏览器和移动端APP进行规划的。因而，仅选用HTTP协议即可满意规划要求，HTTP协议是树立在TCP/IP 协议之上的运用层协议，客户端进行数据发送时会对报文进行格局化，因而只需在服务器端对报文格局进行解析，提取相应的操控信息和数据即可;回来数据时也需求将回来的内容格局化成HTTP协议报文格局，以便被客户机解析。TCP/IP衔接树立进程和数据收发流程如图5所示。
首要服务器端需求进行体系初始化作业，包含翻开套接字，绑定端口，树立侦听等，最终将状况搬运到“承受衔接恳求”;TCP是面向衔接的传输机制，客户端与其套接字树立衔接前需求进行3次“握手”承认，才干经过树立衔接的套接字进行数据的收发，数据格局均选用HTTP协议，在HTTP报文解析部分，经过编写的运用程序，将HTTP恳求的参数和数据解析出来，依据实践运用将服务器端状况机进行搬运，状况机首要包含经过外设获取信息，向I/O口发送操控信息，进入文件体系读取SD卡中的相应文件并将数据回来，或许将提交的数据信息写入文件或更新体系状况等。套接字衔接一旦树立将会一向坚持，除非客户端或服务器端主动恳求断开，例如客户端直接封闭运用程序或服务器端长期无数据恳求主动断开。
3.3 数据办理软件的完结
数据办理软件部分是依据文件体系API进行规划的。文件体系供给的根底API首要包含open()，close();read()，write()，seek()等接口函数;而所需首要数据操作函数如表1所列。
数据存储文件挑选一般的文本文件根本可满意要求，但考虑到数据的增删查改实践操作的需求，挑选标签言语文件XML格局更便于运用程序的编写，别的当客户端进行数据加载时，经过MSXm12组件也能便利地直接加载数据。
考虑到人机交互的用户体会以及PIC32 MCU的数据处理才干，文中将许多运算处理放在了前端文件中，前端文件一旦初次加载成功，便可在客户机完结首要的人机交互操作，最终将处理后的数据经过部分提交的方法发送至服务器端，运用Ajax部分提交技能无需重载界面，进步微操控器的处理才干。别的，由于大部分人机交互的作业可放在前端经过 JavaScript脚本言语处理。因而，需提交的数据量也会大幅减小，PIC32的处理使命也会相应削减，资源运用率也有所进步，能使体系抵达一个比较好的运转状况。
在表1所列出的要害函数中，file_read_line()按行读取文件内容，多用于检索数据。sys_config()完结的功用是更改指定标签后的设定值，首要用于进行体系参数装备。rc ad_config()用于读取装备信息，即读取指定标签后的设定值，多用于体系参数的实时显现和监控。modify_flag()用于修正固定格局数据条目中的指定数据，例如读取数据条目时，若该条目已被读取过，则修正条目中相应符号为已读取或修正为已被读取的次数。 rcad_next_schedule()按次序或条件读取固定格局数据，其更多地用于办理具有时刻符号的数据。
在智能居室体系多以时刻为操控主线，许多数据都具有时刻符号，一般需求依据时刻节点进行数据操作，由于日期和时刻数据的特殊性，在进行具有时刻符号的数据条意图读写前，进行日期时刻的计算是有必要的，这在较多数据操作中均有表现。add_item()添加固定格局数据条目。del_line()按行删去数据，被调用时会先依照符号如索引ID号查找该条目，然后删去。clear_data()用于铲除数据文件内容，由于用的是XML文件，所以实践进行数据铲除操作时应保存文件头。run_log()用于记载体系运转日志，设备运转状况的改换都会被记载下来，这关于体系运转的监控和保护是十分必要的。经过以上根本的数据操作函数，能够完结对数据的增、删、查、改等操作，能够满意体系的规划要求。
4 体系测验
4.1 测验渠道
测验渠道选用Chipkit-WF32中心板与外围设备扩展板组成。Chipkit-WF32中心板集PIC32MX695F512L单片机、MRF24WG0MA WiFi模块和Micro SD卡接口于一体，合作规划的用于衔接各类传感器、操控器和显现设备的外设扩展板构成居室智能化体系硬件渠道。测验渠道硬件什物如图6所示。
4.2 测验成果
经过体系装备的网络参数对体系渠道进行登陆拜访，体系参数装备以及经过传感器(温度)实时收集的信息实时更新到客户机前端，经过装备界面或许操控界面也可对体系的装备进行更改和外设模块的操控。别的实时数据也能够被记载到体系后台数据文件中，可独自或批量调出，便利检查。体系的一切装备，数据概况以及操控日志等数据均进行相应存储，并可进行根本的办理。图7为经过PC端IE浏览器拜访体系的部分成果。
5 结束语
选用P%&&&&&%32 MCU移植TCP/IP协议和FAT32文件体系，经过WiFi网络完结的居室智能化信息渠道可便利完结居室智能化体系本地数据的办理及操控，也可经过网络将数据与云端同步，并完结长途操控。大幅降低了智能操控类家居体系的规划本钱和运转本钱，也在必定程度上进步了体系的易用性和易保护性。
