作者 柯鑫1，石红强2，孙光培3(1.华中科技大学，湖北 武汉 430000;2.桂林市桂林电子科技大学，广西 桂林
541000;3.杭州电子科技大学，浙江 杭州 310000)
摘要：本文环绕智能家居的实用性和快捷性打开研讨，提出一种根据SoC和阿里云的智能家居体系规划方案。以Cotex-M3内核为根底，定制一款适用于智能家居的SoC;以阿里云为渠道，规划了配套的Web客户端，可方便地经过终端如电脑、手机、平板等，对家用电器进行长途拜访，如开关电灯、开关窗布、烟雾火灾报警等;别的，开发了语音辨认功用，可本地化完成人机间的语音交互，真实解放了人的双手。
关键词：Cortex-M3;SoC;阿里云;智能家居;人机交互
0 导言
跟着人工智能的到来，万物互联已成为不行阻挠的开展潮流，智能家居成为物联网的一个重要使用领域。物联网作为全球重视的热门，被认为是继互联网之后最严重的科技立异。物联网经过
ZigBee、RFID、GSM/GPRS、红外感应器等信息传感设备，依照约好的协议在物品与物品之间，物品与互联网之间进行信息传递。根据物联网的智能家居体系，表现为将家居生活有关的各种设备进行组网并与互联网衔接在一起，进行实时监控和办理，其包含：智能家居操控办理体系、终端(家居传感器终端、操控器)、家庭网络、外联网络、信息中心等。
目前国内的智能家居体系存在着许多问题，如：功用实用性不强、本钱昂扬、人机交互性差等。针对这些问题，本文提出一种根据SoC和阿里云的智能家居体系规划方案，规划根据Cortex-M3的SoC，并在阿里云服务器进步行了Web客户端软件的规划。终究体系完成了智能家电的长途操控，具有实用性强、本钱低和灵敏的人机交互等长处。
1 体系方案规划
整个体系分为两大部分：下位机和上位机。下位机以片上体系为中心，各外设接口均根据AHB-Lite总线结构，接入到片上体系。外设接口有：LED模块、触发检测模块、温度检测模块、电灯与蜂鸣器模块以及步进电机模块。上位机部分：首要由服务器与Web客户端界面两大部分组成。整个客户端运转在阿里云服务器上，客户端与下位机交互的数据寄存于MySQL数据库中。Web客户端，能够快捷地经过手机、电脑、平板等，对下位机进行拜访。体系全体框图如图1所示。
1.1 体系硬件规划
体系硬件首要由下位机SoC组成。整个下位机片上体系架构是根据AHB-Lite总线树立而成的，片上体系首要包含：1) 主设备。即Arm
Cortex-M3 DesignStart处理器。2) 地址译码器。用于挑选主设备所要拜访的从设备。3)
从设备多路复用器。首要用于从多个从设备中所要读取的数据和相应信号。4)
多个从设备。从设备均包含AHB-Lite接口，主设备经过该接口能够拜访一切的从设备。此外，体系还包含必要的时钟和复位单元。时钟模块为整个SoC体系供给时钟源;复位模块用于为整个SoC体系供给复位信号。经过各模块的协同合作，完成片上体系的正常有序作业。下位机SoC架构原理示意图如图2所示。
1.2 体系软件规划
体系软件规划分为下位机SoC驱动程序的规划和Web客户端的规划。其间，下位机SoC驱动程序运用keil开发工具进行开发，完成了对SoC对各传感器的参数收集、处理、发送以及对智能家电的精准操控。详细分为以下几个部分：
1)各传感器参数的获取。编写各传感器模块的C驱动程序，使得各传感器能够正常运转。
2)数据处理。规划数据通讯包帧格局，依照自定义的标准打包数据，发送至服务器。
3)对智能家电的操控。分为两个部分：一是经过语音指令操控智能家电;二是经过解析客户端下传的操控指令，完成对智能家电的操控。下位机软件流程图如图3所示。
Web客户端软件首要由通讯模块、数据库和Web展现三个部分构成。通讯模块经过TCP/IP协议接纳以太网模块上传的数据包，该模块选用C#言语编写，用来树立与下位机SoC的通讯。数据库选用的是MySql，用来存储网络数据。Web展现为用户供给网页方式的客户端。Web客户端选用J2EE技能、Web开发技能以及网络爬虫技能等完成了该智能家居渠道的参数展现和长途操控。运用java言语编写程序获取并过滤网页(我国气候网)数据。经过html和css编写展现界面，前台ajax获取后台数据，终究并在展现界面出现。该客户端数据的展现悉数依托一个数据中心，包含下位机SoC上传的数据和网络爬虫取得的数据。在数据中心渠道，运转数据接纳模块，接纳SoC终端上传的数据，对收集数据解包处理后，存储到数据库中，并完成Web监控渠道，将数据类型多样监测数据以及监测终端方位信息进行存储并统一办理。Web客户端的软件框图如图4所示。
1.3 数据库的规划
上下位机的交互数据寄存在MySQL数据库中，该体系规划了一张表，为mytable，用来寄存室内智能家电的运转状况以及操控指令，以及室外气候信息，包含温度、湿度、风速和PM2.5。mytable的结构如表1所示。
2 测验成果与剖析
整个上位机软件运转在阿里云服务器上，经过供给的IP地址，能够在任何时刻任何地址对Web客户端进行长途拜访。测验环境如下：
操作体系选用Microsoft Windows 2012 Server;
数据库办理体系选用MySQL 5.5.28;
Web服务器运用Apache Tomcat 8。
客户端引荐运用IE 9.0+、Chrome、Firefox等干流浏览器，本次测验运用Chrome浏览器。
长途拜访地址：http://118.31.74.69:8080/Weather2/。
此次测验首要验证上下位机的通讯是否成功，完成对上传数据进行接纳和数据的下传发送。测验成果如图5所示。
由图5可知，下位机SoC与服务器数据库成功树立链接，完成了上下位机数据的传输。该体系以百度地图为根底，在地图上展现了三个室外地址，分别是武汉市区、蔡甸区和江夏区。下位机模块对应室内监测点。地图中，每一个标示对应一个监测点，点击监测点，界面右侧将弹出该监测点的实时监控界面。界面左上方为菜单栏，点击对应按钮能够完成对室内智能家电的长途操控。该体系Web客户端的全体展现作用如图6所示。
3 定论
该体系触及电路、软件、机械等多交叉学科的常识，把SoC和Web前端技能相结合，完成对智能家居的长途监控。该渠道交融了网络通讯、数据库、网络爬虫以及html网页规划等技能，一起完成了根据SoC和阿里云的智能家居体系规划。该体系是一套操作快捷、界面直观、交互式和可视化的智能家居体系，完成了对室内智能家电状况以及室外周边气候环境的实时监测，具有较大的实用价值。
当然，该体系还存在进一步完善的当地，比方交互界面的优化、数据智能剖析等。该体系能够与当时的人工智能相结合，经过对数据的智能剖析，为主人供给适宜的居家主张;该体系也能够同大数据技能相结合，剖析居室周边环境，为主人供给适宜的出行导游等等。这将是咱们团队下一步研讨的要点。
参考文献
[1]俞文俊,凌志浩.一种物联网智能家居体系的研讨[J].自动化外表, 2011, 32(8):56-59.
[2]刘同法,肖志刚,彭继卫. ARM Cortex-M3内核微操控器快速入门与使用[M].北京航空航天大学出版社, 2009.
[3]赵富足,王长坤,李露,等.根据STM32、以太网和ZigBee技能的智能家居体系的规划[J].测控技能, 2016,
35(4):94-97.
[4]Yang Z, Mengdie H U, Chen J, et al.Design of Synchronous Data
Acquisition System Based on SoC FPGA[J]. Journal of Wuhan Institute of
Technology, 2016.
[5] Zhang L, Ye Z, Liu X, et al. Software-hardware Co-design for SoC FPGA
in Acoustic Logging Instrument[J]. Microcontrollers & Embedded Systems,
2018.
[6]安德鲁斯.ARM SoC规划的软件和硬件协同验证[M].北京航空航天大学出版社,2006.
[7]李萍.根据WebService的数据同享交流渠道的规划与完成[J].计算机年代,2016(7):34-37.
[8]王栋.一种简易Web服务器的规划与完成[J].电子科技, 2016, 29(1):121-123.
[9]李宇,王卫星,陈润泽.根据ZigBee的物联网智能家居体系[J].电子测验,2016(5):71-75.
作者简介：
柯鑫(1994-)，男，硕士生，研讨方向：嵌入式体系。
石红强(1993-)，男，硕士生，研讨方向：才智城市。
孙光培(1993-)，男，硕士生，研讨方向：嵌入式体系。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第2期第39页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
